Углекислый газ и вода формула: Реакции ионного обмена с выделением газа — урок. Химия, 8 класс.

alexxlab | 25.10.1998 | 0 | Разное

Содержание

Растворение в воде углекислого газа

    Как видно из рис. 3.7, а, в зависимости от pH среды растворенный в воде углекислый газ находится в равновесии с гидрокарбонатными или карбонатными ионами. Частично образующаяся слабая угольная кислота двухосновна и диссоциирует по уравнениям [c.172]

    Они взаимодействуют с растворенным в воде углекислым газом или карбонат-ионами  [c.380]

    Учителю нужно учесть, что в случаях переходов 1 и 4 учащиеся должны применять к выяснению условий указанных превращений знания о химическом равновесии, а в случае перехода 6 не должны этого делать. Превращение карбоната кальция в хлорид кальция нельзя рассматривать как практически обратимый процесс. Карбонат кальция превращается в хлорид кальция под действием соляной кислоты, а угольная кислота (растворенный в воде углекислый газ) не может вытеснить (при обычных условиях) из хлорида кальция соляную кислоту. Превращение хлорида кальция в карбонат осуществляется при взаимодействии растворов хлорида кальция и карбоната щелочного металла. 

[c.142]


    При растворении в воде углекислый газ взаимодействует с нею, образуя непрочную угольную кислоту  [c.267]

    Растворенный в воде углекислый газ влияет на определения примерно так же, как и при обычных анализах его влияние особенно существенно в случае титрования при высоких значениях pH (например, с фенолфталеином). Можно пользоваться освобожденной от углекислого газа водой, но во многих случаях его проще удалять из раствора и промывных вод после пропускания их через колонку для этой цели используется освобожденный от СО2 воздух. При определении летучих кислот рекомендуется применять кипячение с обратным холодильником. [c.222]

    Молекулярно растворенный в воде углекислый газ, взаимодействуя с водой, образует угольную кислоту  [c.38]

    Приготовьте 100 мл 0,1 М или 0,1 н. раствора тиосульфата натрия ЫагЗгОз-ЗНгО. Для приготовления раствора следует пользоваться овежепрокипяченой водой, так как иначе растворенный в воде углекислый газ образует кислый сульфат натрия  

[c.323]

    Концентрация угольной кислоты, как уже указывалось, может считаться равной количеству растворенного в воде углекислого газа. Поэтому [c.252]

    Конечная точка титрования не является истинной точкой эквивалентности, потому что растворенный в воде углекислый газ окрашивает метиловый оранжевый до оттенка, который углубляется присутствием соли, образовавшейся во время титрования. Это не имеет значения в обычных работах. В работах высокой точности перед концом титрования нужно удалить СОг, а конечный оттенок сравнить с оттенком раствора, имеющего тот же самый объем и те же концентрации индикатора и соли, и вычесть количество кислоты, требуемое для доведения этого последнего раствора до того же конечного оттенка. [c.189]

    Кроме того, в условиях гидразинно-аммиачного режима на блоках с частичным обессоливанием конденсата растворенный в воде углекислый газ (углекислота) способствует повышению удельной электрической проводимости Н-катионированной пробы всей рабочей среды второго контура. 

[c.314]

    Общая формула силикатов — х8Ю2 Ме20. Действие силикатов (рис. 10.5) состоит в нейтрализации растворенного в воде углекислого газа и в образовании защитной пленки на поверхности металла. [c.302]

    В другом интересном методе определения растворенного в воде углекислого газа Гитон де Морво описывает прибор для измерения количества газа, называя его га- [c.138]

    Растворенный в воде углекислый газ увеличивает скорость коррозии железа. С этим явлением часто сталкиваются при трактовке механизма котельной коррозии. Основная причина ускоряющего влияния СО2 на коррозию железа в том, что при повышенном содержании в воде СО2 обычно находящиеся в воде ионы кальция не выделяются на поверхности железа в виде плотных и защитных слоев малорастворимых карбонатов (СаСОз), а остаются в растворе в виде бикарбонатов Са(НСОз)2, более растворимых и не оказывающих защитного действия. 

[c.139]


    Наряду с рассмотренными выше солями для химии Са, 5г и Ва весьма важны их известные только в растворе кислые карбонаты Э(НСОз)г. Они образуются при взаимодействии растворенного в воде углекислого газа с нормальными карбонатами по схеме  [c.368]

    Однако угольная кислота — соединение крайне непрочное. Она может присутствовать лишь в водном растворе при всякой же попытке выделить угольную кислоту из раствора она опять разлагается на СОз и Н.2О. Какая часть растворенного в воде углекислого газа содержится в растворе в виде простых молекул СОз, а какая в виде молекул НдСОд (и существуют ли эти молекулы вообще), пока установить не удалось [c.557]

    Впрочем, если бы сколько-нибудь значительная часть растворенного в воде углекислого газа содержалась в растворе не в виде молекул СО2, а в виде молекуле НзСОд, то растворимость углекислого газа в соответствии с изостерией молекул СО3 и МзО (см. стр. 555) значительно превышала бы растворимость закиси азота, в действительности же растворимость того и другого газа в воде практически одна и та же, а именно 0,9 при 20°. Угольная кислота очень слабая. Концентрация ионов гидроксония в насыщенной углекислым газом воде достаточна, чтобы окрасился в красный цвет лакмус, но недостаточна, чтобы окрасился в розовый цвет метилоранж. 

[c.557]


Запишите химические формулы веществ: вода, углекислый газ…

Вода H2O (“аш-два-о”). Находит широкое применение в быту, сельском хозяйстве, химической промышленности.

Углекислый газ CO2 (“цэ-о-два”). Применяется в огнетушителях, химической промышленности, пищевой промышленности (газированные напитки, “сухой лед”).

Кислород O2 (“о-два”). Применяется в медицине, химической промышленности, сварке и резке металлов, в качестве окислителя ракетного топлива.

Азот N2 (“эн-два”). Применяется в химической промышленности (аммиак, удобрения, взрывчатые вещества), жидкий азот используют в качестве охладителя.

Поваренная соль NaCl (“натрий-хлор”). Широко применяется в быту: приготовление пищи, консервирование, засолка. В химической промышленности используется для получения хлора, гидроксида натрия, соляной кислоты.

Серная кислота H2SO4 (“аш-два-эс-о-четыре”). Используется в аккумуляторах и химической промышленности (производство удобрений, взрывчатых веществ, красителей и др.).


1. Прочитайте вслух следующие химические формулы: KCl, CaSO4, HNO3, Fe2O3, P2O5, Mg3(PO4)2, Al(NO3)3.

2. Охарактеризуйте качественный и количественный состав веществ: H2S, KClO3

, H3PO4, Al2O3, CuSO4, HgCl2, Fe(OH)3. Прочитайте вслух эти формулы.

3. Приведите примеры известных вам сложных веществ. Напишите формулы простых веществ, из которых могло бы получиться каждое из названных вами сложных веществ.


5. Определите общее число атомов, входящих в состав формулы каждого из следующих веществ: PbS, CaSO3, Mg(OH)2, Ca3(PO4)2, Fe2(SO4)3. Прочитайте вслух эти формулы.

6. Напишите формулы следующих веществ: купрум-эс-о-четыре; калий-эн-о-три; алюминий-два-эс-о-четыре-трижды; аш-три-пэ-о-четыре.

7. Химическая формула соединения Mg3(PO4)2. Укажите качественный и количественный состав этого вещества.

8*. Рассчитайте число молекул углекислого газа, в которых общее число всех атомов равно их числу в пяти молекулах глюкозы C

6H12O6.


Кто и когда придумал делать газированную воду?

Сама природа

 

Факт: газированная вода встречается в природе. Кроме минеральных вод, насыщенных углекислым газом, есть и другие. Например, сульфидные (сероводородные), азотные, кремнистые, бромистые. Их целебные свойства известны людям с древности: трактаты писали и греческие, и римские ученые. Самыми полезными для человека считают углекислые воды. Особенно их источники распространены на Кавказе, Памире, Саянах, Камчатке, в Закарпатье и Забайкалье. Так что минеральные газированные воды — нарзан, боржоми, арзни, ессентуки — названы так по местностям, в которых из-под земли бьют целебные ключи: Нарзан, Боржоми, Арзни и Ессентуки.

Фото: pexels.com

Транспортная доступность

 

Итак, все узнали, что углекислота полезна. Она оказывает благоприятное действие на слизистую оболочку желудка, вызывает отделение желудочного сока, повышает его кислотность, а также стимулирует моторную функцию желудка и кишечника. Но вот в чем проблема: природные минеральные воды нельзя хранить слишком долго. Уже через несколько дней в них появляется осадок и они становятся непригодными для питья. Проблема сохранения и транспортировки минеральной воды была решена, когда ученые изобрели искусственную газификацию воды. Выяснилось, что в определенных концентрациях углекислый газ удерживает соли от выпадения в осадок, обеззараживает и дезинфицирует воду, то есть проявляет себя как консервирующее вещество. К тому же, заметно улучшает вкусовые качества воды.

Торберн Бергман Фото: wikipedia.org

Первый пошел

 

Насыщать воду углекислым газом придумал в 1770 году шведский химик Торберн Бергман. Он сконструировал первый аппарат, позволяющий с помощью насоса насыщать воду углекислым газом. Этот аппарат он назвал сатуратором — от латинского слова saturo («насыщать»). (Интересно, что он же изобрел ластик.) Спустя 13 лет немецкий предприниматель Якоб Швепп, живший в Швейцарии, усовершенствовал прибор Бергмана и поставил производство газированной воды на поток. Так образовалась ныне всемирно известная фирма Schweppes. Вскоре вода с пузырьками появилась в Великобритании и Франции, затем распространилась по всей Европе, а в начале XIX века «перешагнула» через океан.

 

Попросили добавку

 

Интересно, что содовая возникла из-за экономии. Для удешевления производства, кроме сатураторов, для газирования стали применять обычную пищевую соду. Поэтому очень долго такую воду называли содовой. В 1830-е годы в нее стали добавлять различные вкусовые добавки. Особенно была популярна лимонная кислота, которую лишь незадолго до того времени научились выделять из лимонного сока. Газировка с лимонной кислотой стала известна как лимонад. А 8 мая 1886 года на свет появилась Coca-Cola. Но об этом вы уже, конечно, знаете.

 

Как назвали

 

В Россию первые бутылки с газировкой прибыли в начале XIX века из Европы. На бутылках красовалось название популярного целебного источника Нидерзельтерс (Niederselters), расположенного в Германии. Отсюда и пошло надолго приклеившееся к газировке название — сельтерская.

 

Получить автомат

 

В СССР все пили газировку из автоматов. Первый такой автомат был установлен 16 апреля 1937 года в столовой Смольного, в Ленинграде. А после войны они уже были распространены повсеместно. Стакан газировки стоил одну копейку, а с добавлением сиропа — три копейки. После мытья стеклянного стакана в специальном устройстве его использовали повторно много раз. На гигиену никто не жаловался.

Фото: gettyimages.com

Дома лучше

 

В советские времена были популярны бытовые сатураторы — сифоны. На металлический или стеклянный сосуд, наполненный простой водой, навинчивался сменный баллончик с углекислым газом. При этом пробка баллончика прокалывалась и газ поступал в сифон. Каждая семья, обладающая волшебным аппаратом, могла самостоятельно делать настоящую газировку с пузырьками прямо у себя дома.

Fanta влилась

 

Первую Coca-Cola и Fanta в России попробовали на Олимпийских играх в Москве. Интересно, что в 1974 году между правительством Советского Союза и компанией был подписан договор, согласно которому в СССР с 1979 года было начато производство «дочернего» напитка Coca-Cola — Fanta. А первый российский завод по производству Coca-Cola стали строить после распада СССР — в 1992 году. Но это уже совсем другая история.

российские ученые нашли способ переработать углекислый газ на МКС в воду

Дышать и пить – недешевое удовольствие
 

Для полноценного функционирования МКС требуется 3-6 человек. По подсчетам ученых, для жизни им понадобится 9000 литров воды в год. Такая цифра значительно увеличивает вес системы жизнеобеспечения и сокращает дальность полета, поэтому возможность орбитальных и межпланетных полетов в будущем связана с безотходным производством на корабле.

Исследователи бьются над тем, чтобы все вещества были переработаны для получения других необходимых веществ. Например, воду можно извлекать из всех водосодержащих продуктов жизнедеятельности человека (урина, то есть моча; пот и выдыхаемая влага).

Сейчас на МКС используются следующие способы регенерации воды:

– Конденсация влаги из воздуха. На МКС установлена аппаратура, которая конденсирует (превращает газообразное вещество в жидкое) воздух во влагу. Космонавты выделяют до 2,5 литров жидкости в сутки.

– Очистка использованной воды. Для этого используются фильтры.

– Переработка урины и твердых отходов. Технология используется на МКС лишь с 2010 года.

Читайте также из рубрики Наука: Российские ученые увеличили способ хранения донорского сердца до 24 часов

 

Вода на МКС регенерируется примерно на 93%, поэтому объемы поставок существенно ниже, чем могли бы быть при отсутствии таких систем. Однако с каждым полным циклом использования воды ее общий объем уменьшается на 7%. Таким образом, несмотря на стремление к автономной работе, МКС все еще зависит от поставок жидкости с Земли.

Самое главное в процессе регенерации воды – ее очистка. Вся вода на корабле, в том числе оставшаяся после приготовления пищи, мытья и даже человеческий пот, собирается в дистиллятор с последующим охлаждением и конденсацией паров. Дистиллятор – это аппарат для перегонки и испарения жидкости, визуально он напоминает бочку. Чтобы он работал исправно, необходимо создать условия, близкие к земным, то есть гравитацию и тяготение. Для этого дистиллятор вращается, а грязная вода неоднократно проходит через фильтры. Результат – чистая питьевая вода, качеству которой могут позавидовать во многих уголках Земли.

Чтобы предотвратить размножение микробов и бактерий, в воду добавляют йод. От применения хлора, которым активно пользуются на Земле, космонавты отказались по причине агрессивности этого химического элемента. Использование йода выходит в несколько раз дороже. Из полученной воды кислород можно извлечь методом электролиза: под действием тока с помощью электродов вода разлагается на кислород и водород.

Фото: pixabay.com
 

Пот и моча для двигателей МКС
 

За пальму первенства в оптимизации этих процессов сражаются американские и российские ученые. И если очищать воду лучше получается у американских специалистов, то вырабатывать кислород из полученной воды – у наших. Например, сейчас около 30% очищенной американским сектором МКС воды поступает в российские аппараты для дальнейшего производства кислорода.

Разработкой и производством комплексных систем жизнеобеспечения занимаются целые научно-исследовательские институты. Например, комплекс физико-химических регенерационных систем жизнеобеспечения РСЖО НЛК, который был разработан Научно-исследовательским и конструкторским институтом химического машиностроения (НИИхиммаш), впервые был испытан в 1967-1968 годах.

Эта система в течение года помогала выжить экипажу из трех человек, которые находились в герметичном макете межпланетного корабля. В составе комплекса работали:

– системы регенерации воды и конденсата атмосферной влаги;

– система электролизного получения кислорода из регенерированной воды;

– системы очистки атмосферы от микропримесей, то есть от элементов и соединений, которые не входят в химическую формулу воздуха;

– системы очистки углекислого газа и его концентрирования и система утилизации углекислого газа путем его разложения на воду и метан.

Таким образом была подтверждена теория, что человек может длительное время находиться в изолированном пространстве и возобновлять необходимые для жизни ресурсы.

Читайте также из рубрики Наука: Российские ученые разработали парашют для эвакуации людей из небоскребов

 

Первые такие системы были установлены на советских пилотируемых космических кораблях под названием «Салют» и «Мир» уже в начале 70-х годов прошлого столетия. Работали они просто: конденсировали влагу из воздуха, а затем путем электролиза производили кислород. Стандартный набор.

Практически полный подобный комплекс регенерации воды и атмосферы впервые в истории был применен на орбитальной космической станции «Мир». Там не было лишь системы концентрирования и переработки углекислого газа. Однако это не помешало обеспечить длительное и эффективное функционирование станции в пилотируемом режиме. За все время существования комплекс позволил «сэкономить» более 58 кг доставляемых с Земли грузов. Если учесть, что доставка 1 кг груза на тот момент стоила около 5-6 тыс. долларов, первая полноценная система регенерации воды позволила снизить расходы примерно на 300 млн долларов.

Сейчас процесс несколько усложнился, так как к конденсируемой влаге добавили урину и твердые отходы. Но не пугайтесь – такая вода не используется для питья. Ее очищают для применения в работе двигателей и различных технических нужд, а также для выработки кислорода. Сначала ее регенерирует американский аппарат ECLSS, а затем отправляет в российскую систему преобразования кислорода из воды и американскую систему OGS (Oxygen Generation System). Оттуда выходит уже настоящий чистый кислород.

Фото: pixabay.com
 

Углекислый газ и преждевременное старение
 

Из-за различных ограничений в ближайшем будущем возобновление воды и кислорода будет происходить только с помощью процессов, описанных выше. Выращивание растений для получения кислорода, воды и еды является задачей будущего, такой метод будет использоваться только на базах, которые разместят непосредственно на планетах.

Несмотря на это, цикл получения воды и кислорода на МКС еще не стал замкнутым на 100%. На борту корабля есть продукт жизнедеятельности человека, который практически не используется, – это углекислый газ.

Еще в 1912 году французский химик Поль Сабатье стал обладателем Нобелевской премии за изобретение, ключевым моментом в котором было открытие так называемой реакции Сабатье. Это реакция водорода с диоксидом углерода (углекислым газом) при высокой температуре и давлении в присутствии катализатора (химического вещества, ускоряющего реакцию, – в данном случае использовался никель) для производства метана и воды. Процесс Сабатье использовался и раньше, но во время производства кислорода на МКС оставшийся водород просто выбрасывают в открытый космос.

Система была несовершенна. Астронавту Роберту Бренту Терску принадлежит рекорд Канады по общей длительности пребывания в космосе. Его первый полет в 1996 году продлился 16 суток 21 час 48 минут 30 секунд. Второй полет в космос на этом корабле длился 187 суток 20 часов 41 минуту. И все бы ничего, но каждый день, проведенный на борту, был для Роберта Терска кошмаром – он рассказал, что страдал от головной боли, слабости, хрупкости костей, проблем с равновесием и замечал значительное ухудшение зрения. После шести месяцев в космосе, он заявил, что, вернувшись на Землю, почувствовал себя настоящим стариком. На момент завершения последнего для Терска полета в 2009 году ему было 56 лет. Преждевременное старение рассматривается как один из побочных эффектов космических путешествий. Целью того полета было выяснить, как реагирует организм космонавта на длительное пребывание в космосе, поэтому все страдания Роберт Терск просто терпел, став практически подопытным кроликом.

Читайте также из рубрики Наука: Древнее «божье наказание»: ученые нашли способ избавить мир от мигрени

 

В том же году в Лейденском университете в Нидерландах было проведено исследование причин головных болей у космонавтов. Более 70% из 17 анонимно опрошенных астронавтов сообщили о головной боли во время космического полета, при этом лишь у четырех из них не было тошноты, рвоты, головокружения или других симптомов космического укачивания. Выяснилось, что главный противник хорошего самочувствия космонавтов на борту корабля – слабая циркуляция воздуха. Системы не справляются с работой, и астронавты дышат углекислым газом, концентрация которого давно превысила допустимую.

Длительное пребывание в таких условиях вызывает гиперкапнию – отравление углекислым газом. Это явление тесто связано со смещением кислотно-щелочного баланса организма, что чревато головными болями, нарушением работы сердца, диареей и сонливостью, а также с гипоксией – недостатком кислорода.

При гиперкапнии венозная кровь начинает усиленно притекать к сердцу, поэтому увеличивается объем крови, выбрасываемый каждую минуту. В результате повышается тонус вен и скелетной мускулатуры, перераспределяется кровоток, значительно увеличивается мозговой кровоток. Все это приводит к головным болям и снижению зрения. Резко выраженная гиперкапния приводит к нарушениям в проводящей системе сердца, падению тонуса периферических сосудов и к критическому снижению артериального давления.

На нервную систему гиперкапния оказывает по большей части депрессивное действие: понижается возбудимость спинномозговых центров, замедляется проведение возбуждения по нервным волокнам, увеличивается риск возникновения судорог, то есть эмоциональная стабильность и стремление к работе могут серьезно пострадать.

Перспективы исследования космоса предполагают длительные полеты и нахождение космонавтов в изолированном пространстве в течение нескольких лет. Это станет невозможным, если высокая концентрация углекислого газа будет воздействовать на организм космонавта в течение всего полета.

Работавший по программе семейной медицины в госпитале им. Королевы Елизаветы в Монреале Роберт Терск восстанавливал собственное здоровье в течение нескольких лет, а после этого решил, что космоса в его жизни было достаточно. В 2012 он году покинул отряд астронавтов, чтобы продолжить клинические исследования их состояния, основываясь на собственном опыте, уже на Земле. Играть на пианино и в хоккей вместе с семьей, как оказалось, намного безопаснее.

Фото: pixabay.com
 

Замкнуть систему и спасти космонавтов
 

Российские ученые решили одним выстрелом убить сразу двух зайцев – не просто снизить концентрацию углекислого газа, а извлечь из него пользу. Разработчики НИИхиммаш планируют создать систему переработки углекислого газа в воду, которую можно будет использовать во время длительных космических полетов.

Раньше борьба с углекислым газом на борту космического корабля велась умеренная, ведь его концентрации считались допустимыми, однако сейчас организм космонавтов, как индикатор, говорит об обратном. Несмотря на высокую стоимость доставки такого аппарата на космическую станцию, исследователи все-таки приняли решение начать разработку: нельзя рисковать здоровьем.

По замыслу ученых, новую систему установят в одном из отсеков корабля. Она будет отбирать диоксид углерода (углекислый газ) из воздуха на космической станции с помощью вентиляционной системы, она распределена по периметру всего корабля. Углекислый газ в вентиляции будут захватывать поглотители системы «Воздух», сделанные из минералов цеолитов, которые благодаря своей кристаллической структуре способны поглощать и отдавать различные вещества.

Аппарат переработает диоксид углерода в метан (простейший по составу углеводород, бесцветный газ без запаха) и воду по реакции гидрирования. Как в знаменитой реакции Сабатье, только водород теперь пойдет на нужды космонавтов МКС, а не марсиан. Метан в этом случае будет выброшен за борт или переработан в формальдегид (вещество, которое в современной медицине используют как дезинфицирующее средство и консервант) и нелетучие моносахариды (простые углеводы).

С 2000 до 2010 годы на МКС было собрано и удалено 10250 кг углекислого газа. Если использовать реакцию Сабатье, то из этого углекислого газа можно было получить 4610 литров воды. Цифра неплохая, но такого количества воды для десятилетней жизни астронавтов все равно недостаточно, поэтому сейчас все усилия брошены на создание нового аппарата – по предварительным подсчетам, он превратит 10250 кг углекислого газа в 18380 литров воды, которой должно хватить на все нужды. Система позволит достичь 100% замкнутости системы обеспечения космонавтов водой и кислородом, а это первый шаг на пути к полной автономии существования в космосе. Но главное, что благодаря российским ученым космонавты смогут познавать Вселенную и делать жизнь людей на Земле интереснее без физических страданий.

Врач объяснил, почему люди погибли в бассейне из-за сухого льда – Москва 24, 29.02.2020

Фото: телеграм-канал Mash

Врач высшей категории Надежда Чернышова рассказала, почему в банном комплексе три человека погибли и еще несколько пострадали, прыгнув в бассейн, в котором был сухой лед.

ЧП произошло на дне рождения популярного блогера Екатерины Диденко. Во время вечеринки в бассейн засыпали 25 килограммов сухого льда, и после бани гости стали прыгать туда.

“В теплую воду, раз они сидели в бассейне, кинули лед. Он в одну секунду начал испаряться. Но в отличие от водяного пара, не поднялся наверх, а наоборот, внизу, над водой, начал вытеснять кислород. Люди были в воде. Они начали вместо воздуха вдыхать, фактически, чистый углекислый газ”, – предположила врач в беседе с телеканалом “Звезда”.

Чернышова отметила, что сухой лед – это твердый углекислый газ, который сгущают на специальном оборудовании, а его особенность в том, что он, минуя жидкость, переходит в газообразную форму.

То есть испаряется и сразу превращается в обычный углекислый газ

Надежда Чернышова

врач


Она отметила, что испарение углекислого газа не представляет опасности, если его концентрация невелика, а помещение имеет хорошую вентиляцию. При этом врач предупредила, что бассейн – самая неблагоприятная среда для использования сухого льда, так как в этом случае углекислый газ опускается к поверхности воды, люди его вдыхают, не получают кислород и быстро теряют сознание.

28 февраля в банном комплексе “Девятый вал” на Коломенском проезде блогер-миллионник Екатерина Диденко, более известная как “аптечный ревизорро”, отмечала свое 29-летие. Во время торжества, как говорят СМИ, муж именинницы Валентин купил сухой лед, чтобы он превратился “в эффектный пар”. Участники вечеринки засыпали в бассейн 25 килограммов сухого льда и не учли, что при взаимодействии с водой он выделяет углекислый газ – именно им надышались пострадавшие.

По данным телеграм-каналов, молодые люди, упав в воду с химикатами, сразу потеряли сознание из-за испарений и утонули. Два человека погибли на месте – 25-летняя женщина и мужчина в возрасте около 30 лет, еще один скончался позднее в реанимации – муж Диденко Валентин.

Следственный комитет возбудил уголовное дело по факту смерти двух человек. Глава СК Александр Бастрыкин поручил и. о. руководителя столичного главка Андрею Стрижову взять под личный контроль расследование ЧП.

Блогер Диденко подтвердила смерть мужа после ЧП в банном комплексе

Читайте также

Практическое занятие № 5. Получение СО2 и изучение его свойств. Распознавание карбонатов

Задания. 1. Получите углекислый газ взаимодействием мрамора с соляной кислотой.

2. Изучите некоторые физические свойства диоксида углерода (IV) (цвет, запах, растворимость в воде, относительную плотность).

3. а) Изучите взаимодействие углекислого газа с водой;б) осуществите следующие превращения;

4. Распознайте известняк среди выданных образцов минералов.

5. Получите карбонат бария с помощью реакции обмена.

Оборудование. Прибор для получения газов, заправленный кусочками мрамора и соляной кислотой, лабораторный штатив, штатив с пробирками, пипетки, стаканы на 150 мл (2 шт.), картонный кружок для стакана, пробиркодержатели (2 шт.), нагревательный прибор.

Вещества. 10%-е растворы карбоната натрия и хлорида бария, 10%-я соляная кислота, известковая вода, раствор лакмуса, дистиллированная вода, минералы гипс, каолин, известняк, кварц.

Выполнение работы

1. Получение оксида углерода (IV). Зарядите прибор для получения углекислого газа (рис. 22.4). Получите углекислый газ, соберите его в химический стакан и прикройте картонным кружком. (Для чего?)

2. Изучение свойств оксида углерода (IV). Внесите в стакан горящую спичку. Что наблюдаете? «Перелейте» содержимое в другой стакан. Убедитесь с помощью горящей спички, что углекислый газ действительно «перелился» из одного стакана в другой.

Какое свойство углекислого газа лежит в основе этого опыта? Опишите физические свойства исследуемого газа.

Налейте в пробирку (на 1 /4 ее объема) дистиллированную воду, подкрасьте ее фиолетовым раст

вором лакмуса и пропускайте через эту воду углекислый газ до изменения окраски индикатора. Почему изменилась окраска лакмуса? Составьте уравнение соответствующей реакции. Нагрейте содержимое пробирки до начала кипения. Почему снова изменился цвет лакмуса? Объясните это с помощью уравнения реакции.

3. Прилейте в пробирку (на 1/4 ее объема) известковую воду и пропускайте через нее углекислый газ. Что вы наблюдаете? Где используется в практике эта реакция? Продолжайте пропускать углекислый газ через мутную смесь до полного осветления раствора. Что произошло? Составьте уравнения наблюдаемых реакций.

Содержимое пробирки с полученным гидрокарбонатом кальция разделите на две равные части. В одну пробирку добавьте известковую воду, а другую нагрейте до начала кипения раствора. Что вы наблюдаете? Объясните происходящее явление с помощью уравнений реакций. Сделайте выводы: а) каким образом карбонаты можно превратить в гидрокарбонаты;б) как можно гидрокарбонаты превратить в карбонаты.

4. Из выданных вам минералов с помощью химических реакций определите известняк. Составьте ионные уравнения проделанной реакции.

5. Получите реакцией обмена карбонат бария. Опытным путем докажите, что выпавший осадок действительно является карбонатом. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения проделанных реакций.

1.

Картонным кружком стакан прикрывают для того, чтобы не улетучивался углекислый газ.

2.

При внесении в стакан с углекислым газом спичка тухнет, т.к. углекислый газ не поддерживает горения. Углекислый газ можно переливать из одного стакан в другой, т.к. он тяжелее воздуха и оседает на дне.

Физические свойства.

3.

Наблюдается помутнение раствора, на практике это используется при побелке стен. Происходит реакция:

Выводы:

а) карбонаты можно перевести в гидрокарбонаты, пропуская через них углекислый газ;

б) гидрокарбонаты можно перевести в карбонаты нагреванием или добавлением известковой воды.

4.

5.

Выделяется газ, который не поддерживает горение.

Моделирование барботажа в COMSOL Multiphysics®

Барботаж — процесс массообмена между газом и жидкостью — часто применяется в промышленных задачах: для газирования напитков, в работе фотобиореакторов и даже для аэрации домашних аквариумов. В этой статье мы изучим моделирование газирования в программном пакете COMSOL Multiphysics®.

Что такое барботаж?

Барботаж — процесс пропускания газа через жидкость, в котором газ растворяется в жидкости или жидкость теряет растворенные в ней компоненты. Как мы упоминали, в этом процессе происходит массообмен между газом и жидкостью. Один из примеров — процесс продувки: через жидкость, в которой растворен кислород, пропускается азот, чтобы удалить из жидкости растворенные газы. Другой пример — растворение газа в жидкости. Растворенные вещества могут потом реагировать с другими компонентами жидкости, изменяя ее химический состав. Примеры таких процессов растворения — газирование напитков и аэрация воды.


Пузырьки газа в бутылке с газированной водой.

Когда мы открываем бутылку с любым газированным напитком, мы ожидаем, что она зашипит: падение давления приводит к тому, что в жидкости образуются всплывающие пузырьки углекислого газа. Пока мы не открыли бутылку, углекислый газ остается растворенным в напитке (CO2 (aq)). Чтобы получить растворенный в напитке газ, пузырьки углекислого газа под высоким давлением пропускают через напиток. Когда пузырьки углекислого газа проходят через напиток, через поверхность пузырьков происходит массообмен между газом и жидкостью. Растворенный углекислый газ реагирует с водой и образует угольную кислоту. Этот процесс и называется газированием.

В этой статье мы рассмотрим модель процесса газирования и растворения углекислого газа в воде. Другими словами, мы будем готовить виртуальную газировку.

Подробно изучим процесс газирования

Представим себе стакан с водой, через дно которого подается углекислый газ, как показано на картинке ниже. Пузырьки углекислого газа всплывают и проходят через воду, при этом происходит массобмен и передача импульса. Наконец, пузырьки выходят через верх. Обратите внимание, что растворенный углекислый газ реагирует с водой и образует угольную кислоту. Таким образом, чтобы разобраться в процессе газирования, нам нужно моделировать:

  • Перенос массы и импульса в воде и пузырьках углекислого газа (многофазный поток)
  • Массообмен углекислого газа между пузырьками и водой (растворение)
  • Перенос массы растворенного углекислого газа и происходящие химические реакции (образование угольной кислоты)


Схематическое изображение газирования воды. Пузырьки углекислого газа поступают через дно.

Моделирование барботажа в COMSOL Multiphysics®

Давайте посмотрим, какие интерфейсы и условия в COMSOL Multiphysics позволяют моделировать эти процессы. Как видно из изображения выше, задача обладает осевой симметрией. Мы можем создать двухмерную осесимметричную модель. Для моделирования многофазного потока мы воспользуемся интерфейсом Bubbly Flow, Laminar Flow (Аэрированный поток, ламинарный поток), так как объемная доля пузырьков меньше 1%, а плотность углекислого газа пренебрежимо мала в сравнении с плотностью воды. Если объемная доля пузырьков меньше 1%, можно также использовать для решения задачи переноса пузырьков трассировку частиц. Однако важно заметить, что модели аэрированного потока работают и в системах с объемной долей пузырьков больше 1% (примерно 10% или меньше).

Кроме того, мы выбрали ламинарный поток, потому что рассчитанное на основе скорости пузырьков число Рейнольдса для внутреннего потока оказалось меньше 2000.

Совет: прочитайте статью о различных интерфейсах для многофазного потока в программном пакете COMSOL®. Статья описывает их преимущества, недостатки и лежащие в их основе предположения.

Интерфейс Bubbly Flow, Laminar Flow (Аэрированный поток, ламинарный поток) позволяет рассчитать скорость, давление и эффективную плотность газа. Он также позволяет рассчитать плотность размещения пузырьков газа и соответствующую площадь межфазной поверхности (если в настройках выбрана опция Solve for interfacial area (Рассчитать площадь межфазной поверхности)). Эта опция включает расчет массообмена между пузырьками и жидкостью на основе двухпленочного приближения, которое обсуждается ниже.


Схематическое изображение условий задачи в COMSOL Multiphysics с указанными граничными условиями и условиями для областей в интерфейсах Bubbly Flow (Аэрированный поток) и Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ). Массообмен углекислого газа задается условием Reactions (Реакции), а реакция образования угольной кислоты задается условием Equilibrium Reaction (Равновесная реакция). На изображении оба условия указаны как Reactions (Реакции). Обратите, что такие условия для областей по умолчанию, как Fluid Properties (Свойства текучей среды), Transport Properties (Свойства переноса) и Initial Values (Начальные значения), не приведены на схеме.

При моделировании потока текучей среды мы пренебрегаем деформацией свободной поверхности (например, верхней поверхности воды). Несмотря на это, для свободной поверхности выбрано пристеночное граничное условие Slip (Проскальзывание), как показано на схеме выше. При этом вода может двигаться по касательной к свободной поверхности, но нормальная компонента скорости приравнивается к нулю. Условия для входных и выходных каналов газа указаны в этом интерфейсе в граничном условии Wall (Стенка). (Подробнее этот процесс описан в предыдущей статье про моделирование аэрированного потока в стакане пива.) Входящий поток газа линейно нарастает от нуля до требуемого значения: рекомендуется наращивать нагрузки постепенно с течением времени.

Перенос растворенного углекислого газа и угольной кислоты, образующейся в ходе равновесной реакции углекислого газа и воды, моделируется в интерфейсе Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ). Этот интерфейс позволяет рассчитать концентрации растворенного углекислого газа и угольной кислоты. Обратите внимание, что мы рассматриваем только реакцию образования угольной кислоты. Соответствующие граничные условия для интерфейсов Bubbly Flow (Аэрированный поток, bf) и Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ, tds) показаны на рисунке выше.

Массообмен углекислым газом между пузырьками и жидкостью моделируется с помощью граничного условия Mass Transfer (Массообмен) в интерфейсе Bubbly Flow (Аэрированный поток).* = (p+p_{ref})/H), в котором

  • p — относительное давление, рассчитанное в интерфейсе Bubbly Flow (Аэрированный поток)
  • p_{ref} — уровень отсчета давления, заданный в интерфейсе Bubbly Flow (Аэрированный поток)
  • H — константа Генри, полученная из экспериментальных данных или литературы

Массобмен между газом и жидкостью вносит в жидкость углекислый газ, что учтено в соответствующем слагаемом Reactions (Реакции) интерфейса Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ), как показано ниже. Кроме взаимосвязи между интерфейсами Bubbly Flow (Аэрированный поток) и Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ), скорость жидкой фазы, рассчитанная в интерфейсе Bubbly Flow (Аэрированный поток), передается в настройки области Transport Properties (Свойства переноса) в интерфейсе Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ). Таким образом учитывается конвекционный перенос растворенного углекислого газа.


Настройки условия Mass Transfer (Массообмен) в интерфейсе Bubbly Flow (Аэрированный поток). Все параметры, указанные в настройках области, определены в узле Parameters (Параметры), за исключением параметра c_CO2 — концентрации углекислого газа, рассчитанной в интерфейсе Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ).


Настройки слагаемого Reactions (Реакции) в интерфейсе Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ). Значение массообмена bf.mgl рассчитыается в интерфейсе Bubbly Flow (Аэрированный поток) и передается в интерфейс Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ) как новое слагаемое-источник.


Настройки равновесной реакции H2O + CO2 (aq) ↔ H2CO3 в интерфейсе Transport of Diluted Species (Перенос растворенных веществ). Вода выступает в качестве растворителя. Параметр K_eq определен в узле Parameters (Параметры).

Результаты моделирования барботажа

Соответствующие входные параметры для массообмена углекислого газа и диффузии растворенного углекислого газа взяты из литературы (ссылки 1—3).

Сравнивая графики при t = 0 с и при t = 10 с, показанные на рисунке ниже, мы ясно видим, что пузырьки углекислого газа, представленные объемной долей газа, начинают подниматься и передают воде импульс. Пузырьки углекислого газа выходят через верхнюю поверхность. Несмотря на это, вода не вытекает из стакана: она циркулирует в стакане, образуя вихри, которые видны на рисунках ниже. Массообмен происходит в областях с ненулевой объемной долей газа, поэтому в начальный момент времени повышенная концентрация растворенного углекислого газа соответствует областям с высокой объемной долей газа. Помимо этого, растворенный углекислый газ разносится конвекционными и диффузионными потоками по стакану. Определяющее влияние конвекционного переноса становится очевидным, если сравнить график скорости и линий тока с графиками скалярного поля концентрации растворенного углекислого газа, которые показаны ниже.


Слева: абсолютная величина скорости потока воды и линии тока; в центре: объемная доля пузырьков углекислого газа; справа: концентрация растворенного углекислого газа в моменты времени t = 0 с, 10 с, 50 с и 100 с.

Мы можем создавать анимированные версии этих графиков в COMSOL Multiphysics. Это позволяет лучше показать образование вихрей, их движение и перенос растворенных веществ.

Слева: изменение абсолютной величины скорости потока воды и линий тока; в центре: изменение объемной доли пузырьков углекислого газа; справа: изменение концентрации растворенного углекислого газа.

Так как модель двухмерная осесимметричная, программный пакет COMSOL Multiphysics автоматически создает трехмерный набор данных, вращая двухмерное решение вокруг оси. Затем мы можем создать трехмерную анимацию образования угольной кислоты, на которой видно, как образование и перенос угольной кислоты тесно связаны с переносом растворенного углекислого газа.

Изменение концентрации угольной кислоты со временем.

Заключительные замечания

В этой статье мы рассмотрели, как моделировать барботаж, на примере газирования воды. Таким же образом можно моделировать массообмен между любыми текучими средами в дисперсном режиме многофазного потока. Обратите внимание, что условие Mass Transfer (Массообмен) есть и в интерфейсе Bubbly Flow (Аэрированный поток), и в интерфейсе Mixture Model (Модель смеси). Как принято в COMSOL Multiphysics, вы можете задавать пользовательские выражения для условия Mass Transfer (Массообмен), выбрав соответствующую опцию из списка моделей массообмена.

При моделировании таких мультифизических задач рекомендуем построить рабочий процесс так: начинать с упрощенной модели, а затем наращивать ее сложность.

Дальнейшие шаги

Вы интересуетесь моделированием барботажа? Скачайте учебную модель газирования воды, щелкнув на кнопку ниже. Чтобы скачать MPH-файлы модели, вам нужны учетная запись COMSOL Access и действующая лицензия на программное обеспечение.

Больше информации о моделировании дисперсных и разделенных многофазных потоков вы найдете в этих учебных моделях:

Литературные источники

  1. Sander, R., Compilation of Henry’s law constants for inorganic and organic species of potential importance in environmental chemistry (Сборник констант Генри для неорганических и органических веществ, важных для химии окружающей среды), Air Chemistry Dept., Max-Planck Inst. of Chemistry, 1999.
  2. Hogendoorn, J.A., Bhat, R.V., and Versteeg, G.F., “On the Determination of the Diffusivity of CO 2 in Aqueous and NonAqueous Solvents: Investigations with Laminar Jets and Wetted Wall Columns” (Определение коэффициента диффузии углекислого газа в водных и неводных растворах с помощью ламинарных струи и колонок с орошаемыми стенками), Chemical Engineering Communications, vol. 189, no. 8, pp. 1009–1037, 2002.
  3. Han, J., Eimer, D.A., and Melaaen, M.C., “Liquid phase mass transfer coefficient of carbon dioxide absorption by water droplet” (Коэффициент массообмена в жидкой фазе для процесса абсорбции углекислого газа в капле воды), Energy Procedia, vol. 37, pp. 1728–1735, 2013.

Что это? Как это работает?

Слово фотосинтез происходит от двух греческих слов: фото, означающее «свет», и синтез, означающее «соединять». Глядя на эти два корня, мы получаем хорошее представление о том, что происходит во время химического процесса фотосинтеза: растений соединяют воду и углекислый газ с помощью света, чтобы создать глюкозу и кислород.

В этой статье мы разберем, что такое фотосинтез, почему фотосинтез важен, и обсудим химическое уравнение фотосинтеза: что это такое и что означает каждая его часть.

 

Что такое фотосинтез?

Проще говоря – Фотосинтез – это то, как растения, водоросли и некоторые виды бактерий используют энергию солнечного света для создания химической энергии, необходимой для жизни.

Существует два основных типа фотосинтеза: оксигенный фотосинтез и аноксигенный фотосинтез. Кислородный фотосинтез более распространен — такой тип мы наблюдаем у растений и водорослей. Аноксигенный фотосинтез в основном происходит у бактерий.

При оксигенном фотосинтезе растения используют световую энергию для соединения углекислого газа (CO2) и воды (h3O). Эта химическая реакция производит углеводы для потребления растениями и кислород, который высвобождается обратно в воздух.

Аноксигенный фотосинтез очень похож, но он не производит кислород. В оставшейся части этой статьи мы сосредоточимся на более распространенном типе фотосинтеза — оксигенном фотосинтезе.

 

Почему важен фотосинтез?

Фотосинтез важен по нескольким причинам:

Во-первых, он производит энергию, необходимую растениям для жизни. Полученные углеводы обеспечивают растения энергией для роста и жизни.

Во-вторых, фотосинтез помогает поглощать углекислый газ, вырабатываемый дышащими организмами, и преобразовывать его в кислород, который затем возвращается обратно в атмосферу. По сути, с помощью фотосинтеза растения помогают производить кислород, необходимый всем живым существам для дыхания и выживания.

 

 

Уравнение фотосинтеза

Вот химическое уравнение фотосинтеза:

6CO2 + 12h3O + Энергия Света ——> C6h22O6 + 6O2 + 6h3O

 

Расшифровка формулы фотосинтеза

Теперь, когда мы знаем, что такое уравнение фотосинтеза, давайте разберем каждую часть формулы фотосинтеза.

На стороне реагентов:

6CO2 = шесть молекул углекислого газа

12h3O = Двенадцать молекул воды

Энергия Света = Свет Солнца

Со стороны продуктов:

C6h22O6 = глюкоза

6O2 = шесть молекул кислорода

6h3O = шесть молекул воды

Как мы узнали ранее, глюкоза будет использоваться растением в качестве энергии. Кислород и вода будут выпущены обратно в атмосферу, чтобы помочь другим живым существам.

 

Что нужно знать о формуле фотосинтеза

Во время фотосинтеза растения используют световую энергию для соединения углекислого газа и воды с образованием глюкозы, кислорода и воды.

Фотосинтез важен, потому что он обеспечивает растения энергией, необходимой им для выживания. Он также выпускает необходимый кислород и воду обратно в атмосферу.

 

Что дальше?

Вы изучаете облака на уроках естествознания? Получите помощь в определении различных типов облаков с помощью нашего экспертного руководства.

Работаете над исследовательской работой, но не знаете, с чего начать? Тогда ознакомьтесь с нашим руководством, в котором мы собрали множество высококачественных тем для исследований, которые вы можете использовать бесплатно.

Нужна помощь с уроком английского языка — особенно с определением литературных приемов в текстах, которые вы читаете? Тогда вам определенно захочется взглянуть на наше исчерпывающее объяснение самых важных литературных приемов и того, как они используются.

 

Сохранение материи при физических и химических изменениях


От кастрюль до сверхновых, материя составляет все видимое в известной Вселенной.Поскольку материя никогда не создается и не уничтожается, она вращается в нашем мире.

Атомы, которые были в динозавре миллионы лет назад — и в звезде миллиарды лет до этого — могут быть внутри вас сегодня.

Крошечные частицы, называемые атомами, являются основными строительными блоками всей материи. Атомы могут объединяться с другими атомами, образуя молекулы.

Закон сохранения массы

Материя — это все, что имеет массу и занимает пространство. Он включает в себя молекулы, атомы, элементарные частицы и любое вещество, из которого состоят эти частицы.Материя может изменять форму посредством физических и химических изменений, но при любом из этих изменений материя сохраняется. До и после изменения существует одно и то же количество материи — ничто не создается и не уничтожается. Эта концепция называется законом сохранения массы.

При физическом изменении физические свойства вещества могут измениться, но его химический состав не изменится. Вода, например, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Вода — единственное известное вещество на Земле, которое существует в природе в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном.Чтобы перейти из одного состояния в другое, вода должна претерпевать физические изменения. Когда вода замерзает, она становится твердой и менее плотной, но химически остается прежней. До и после изменения присутствует одинаковое количество молекул воды. Химические свойства воды остаются постоянными.

Как делается вода

Однако для образования воды атомы водорода и кислорода должны подвергнуться химическим изменениям. Чтобы произошло химическое изменение, связи между атомами должны разорваться или сформироваться. Это изменяет химические свойства веществ.И водород, и кислород двухатомны — в природе они существуют в виде связанных пар (H 2 и O 2 соответственно). В правильных условиях и при достаточной энергии эти двухатомные связи разорвутся, и атомы соединятся, образуя H 2 O (вода). Химики записывают эту химическую реакцию как:

2H 2 + O 2 -> 2H 2 O

Это уравнение говорит о том, что для образования двух молекул воды требуется две молекулы водорода и одна молекула кислорода.Обратите внимание, что с обеих сторон уравнения одинаковое количество атомов водорода и атомов кислорода. В химических изменениях, как и в физических, материя сохраняется. Отличие в данном случае состоит в том, что вещества до и после изменения имеют разные физические и химические свойства. Водород и кислород представляют собой газы при стандартной температуре и давлении, тогда как вода представляет собой бесцветную жидкость без запаха.

В природе происходит множество химических и физических изменений

В экосистемах одновременно происходит множество химических и физических изменений, и материя сохраняется в каждой из них — без исключений.Рассмотрим поток, текущий через каньон — сколько химических и физических изменений происходит в любой данный момент?

Сначала рассмотрим воду. Во многих ручьях каньонов вода поступает с возвышенностей и образуется в виде снега. Конечно, вода зародилась не там — она вращалась по всему миру с тех пор, как на Земле впервые появилась вода. В контексте каньонного ручья он начинался в горах как снег. Снег должен подвергнуться физическому изменению — растаять — чтобы присоединиться к потоку. Когда жидкая вода течет через каньон, она может испаряться (еще одно физическое изменение) в водяной пар.Вода дает очень яркий пример того, как материя движется по кругу в нашем мире, часто меняя форму, но никогда не исчезая.

Материя не теряется при фотосинтезе

Далее рассмотрим растения и водоросли, живущие в ручье и вдоль него. В процессе, называемом фотосинтезом, эти организмы преобразуют световую энергию солнца в химическую энергию, хранящуюся в сахарах. Однако световая энергия не производит атомы, из которых состоят эти сахара, — это нарушило бы закон сохранения массы.Он просто обеспечивает энергию для химических изменений. Атомы образуются из углекислого газа в воздухе и воды в почве. Энергия света позволяет этим связям разорваться и восстановиться для производства сахара и кислорода. Это показано в химическом уравнении фотосинтеза:

6CO 2 + 6H 2 O + светлый -> C 6 H 12 O 6 (сахар) + 6O 2

Это уравнение говорит о том, что шесть молекул углекислого газа соединяются с шестью молекулами воды, образуя одну молекулу сахара и шесть молекул кислорода.Если сложить все атомы углерода, водорода и кислорода по обе стороны уравнения, суммы будут равны. Материя сохраняется в этом химическом изменении.

Животные в ручье и вокруг него едят эти растения. Их тела используют накопленную химическую энергию для питания своих клеток и передвижения. Они используют питательные вещества в своей пище для роста и восстановления своих тел — атомы для новых клеток должны откуда-то браться. Любая пища, попадающая в организм животного, должна либо покинуть его тело, либо стать его частью.Никакие атомы не разрушаются и не создаются.

Атомы, созданные давным-давно, составляют вас

Суть в том, что материя циркулирует во Вселенной в различных формах. При любом физическом или химическом изменении материя не появляется и не исчезает. Атомы, созданные звездами (очень, очень давно), составляют все живое и неживое на Земле — даже вас. Невозможно узнать, как далеко и через какие формы прошли ваши атомы, чтобы создать вас. И невозможно знать, где они окажутся в следующий раз.{-6}\,\mathrm{моль/л}.$$

Следовательно, значение $\mathrm{pH}$ насыщенной углекислоты составляет $\,\mathrm{pH}=5,6$, поэтому мы определяем дождевую воду с $\,\mathrm{pH}<5,6\,$ как кислотный дождь.

Углекислый газ, рН и подкисление океана – Введение в океанографию

Кислород и углекислый газ участвуют в одних и тех же биологических процессах в океане, но противоположным образом; фотосинтез потребляет CO 2 и производит O 2 , в то время как дыхание и разложение потребляют O 2 и производят CO 2 .Поэтому неудивительно, что океанические профили CO 2 по существу противоположны профилям растворенного кислорода (рис. 5.5.1). На поверхности фотосинтез потребляет CO 2 , поэтому уровни CO 2 остаются относительно низкими. Кроме того, организмы, которые используют карбонат в своих панцирях, распространены вблизи поверхности, что еще больше снижает количество растворенного CO 2 .

В более глубоких водах концентрация CO 2 увеличивается по мере того, как дыхание превышает фотосинтез, а разложение органического вещества добавляет в воду дополнительное количество CO 2 .Как и в случае с кислородом, на глубине часто больше CO 2 , потому что холодная придонная вода содержит больше растворенных газов, а высокое давление увеличивает растворимость. Глубокие воды Тихого океана содержат больше CO 2 , чем атлантические, поскольку тихоокеанские воды старше и накопили больше CO 2 в результате дыхания донных организмов.

Рисунок 5.5.1 Репрезентативные профили углекислого газа для Тихого и Атлантического океанов (PW).

Но поведение двуокиси углерода в океане более сложное, чем можно предположить из рисунка выше.Когда газ CO 2 растворяется в океане, он взаимодействует с водой с образованием ряда различных соединений в соответствии с приведенной ниже реакцией:

CO 2 + H 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ HCO + + HCO 3 ↔ 2H + + CO 3 2-

CO 2 реагирует с водой с образованием угольной кислоты (H 2 CO 3 ), которая затем диссоциирует на бикарбонат (HCO 3 ) и ионы водорода (H + ).Ионы бикарбоната могут далее диссоциировать на карбонат (CO 3 2-) и дополнительные ионы водорода (рис. 5.5.2).

 

Рисунок 5.5.2 Судьба растворенного углекислого газа в океанах. Большая часть углерода оказывается в форме бикарбоната (PW).

Большая часть CO 2 , растворяющегося или образующегося в океане, быстро превращается в бикарбонат. На бикарбонат приходится около 92% CO 2 , растворенного в океане, а на карбонат приходится около 7%, поэтому только около 1% остается в виде CO 2 , и мало что поглощается обратно в воздух.Быстрое превращение СО 2 в другие формы не позволяет ему достичь равновесия с атмосферой, и таким образом вода может удерживать в 50-60 раз больше СО 2 и его производных, чем воздух.

CO 2 и pH

Приведенное выше уравнение также иллюстрирует роль углекислого газа в качестве буфера, регулирующего рН океана. Напомним, что pH отражает кислотность или щелочность раствора. Шкала pH варьируется от 0 до 14, где 0 указывает на очень сильную кислоту, а 14 — на сильно щелочную среду.Раствор с рН 7 считается нейтральным, как и в случае с чистой водой. Значение pH рассчитывается как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода по уравнению:

pH = -log 10 [H + ]

Следовательно, высокая концентрация ионов H + приводит к низкому pH и кислой среде, тогда как низкая концентрация H + указывает на высокий pH и щелочную среду. Следует также отметить, что pH описывается в логарифмической шкале, поэтому изменение каждой точки на шкале pH фактически представляет собой изменение концентрации раствора на порядок (в 10 раз).Таким образом, pH 6 в 10 раз более кислый, чем pH 7, а pH 5 в 100 раз (10 x 10) более кислый, чем pH 7.

Углекислый газ и другие соединения углерода, перечисленные выше, играют важную роль в буферизации pH океана. В настоящее время средний уровень pH мирового океана составляет около 8,1, что означает, что морская вода имеет слабощелочной характер. Поскольку большая часть неорганического углерода, растворенного в океане, существует в форме бикарбоната, бикарбонат может реагировать на нарушения pH, высвобождая или встраивая ионы водорода в различные соединения углерода.Если pH повышается (низкий [H + ]), бикарбонат может диссоциировать на карбонат и высвобождать больше ионов H + , тем самым снижая pH. И наоборот, если pH становится слишком низким (высоким [H + ]), бикарбонат и карбонат могут включать некоторые из этих ионов H + и образовывать бикарбонат, угольную кислоту или CO 2 для удаления ионов H + и поднять рН. Перемещая ионы H + туда и обратно между различными соединениями в этом уравнении, pH океана регулируется, и условия остаются благоприятными для жизни.

CO 2 и закисление океана

В последние годы растет обеспокоенность явлением подкисления океана . Как описано выше в процессах, добавление CO 2 в морскую воду снижает pH воды. Поскольку антропогенные источники атмосферного CO 2 увеличились после промышленной революции, океаны поглощают все больше CO 2 , и исследователи зафиксировали снижение pH океана примерно с 8.2 по 8.1 в прошлом веке. Это может показаться незначительным изменением, но помните, что, поскольку pH имеет логарифмическую шкалу, это снижение представляет собой увеличение кислотности на 30%. Следует отметить, что даже при рН 8,1 океан на самом деле не кислый; термин «закисление» относится к тому факту, что рН становится ниже, т.е. вода движется в сторону более кислых условий.

На рис. 5.5.3 представлены данные со станций наблюдения на Гавайских островах и вокруг них. По мере того, как уровни CO 2 в атмосфере увеличивались, содержание CO 2 в океанской воде также увеличивалось, что приводило к снижению pH морской воды.Некоторые модели предполагают, что при нынешних темпах поступления CO 2 в атмосферу к 2100 году рН океана может снизиться примерно до 7,8, что будет означать увеличение кислотности океана более чем на 120% со времен промышленной революции.

 

Рисунок 5.5.3 Изменения CO 2 (красный), CO 2 морской воды (зеленый) и pH (синий) на Гавайских островах (NOAA PMEL).

Почему это важно? Снижение pH может повлиять на многие биологические системы.Особую озабоченность вызывают организмы, которые выделяют раковины или скелеты из карбоната кальция, такие как кораллы, моллюски и, возможно, планктонные организмы. При более низких уровнях pH карбонат кальция растворяется, разрушая панцири и скелеты этих организмов (рис. 5.5.4).

 

Рисунок 5.5.5 Результаты эксперимента по помещению карбонатно-кальциевых панцирей крылоногих моллюсков в морскую воду с рН 7,8, прогнозируемым рН океана на 2100 год при текущих темпах подкисления. Верхний ряд показывает раковины до эксперимента, а нижний ряд показывает растворение раковин через 45 дней экспозиции (NOAA).

Снижение pH не только приводит к увеличению скорости растворения карбоната кальция, но и уменьшает количество свободных ионов карбоната в воде. Относительные пропорции различных соединений углерода в морской воде зависят от pH (рис. 5.5.6). По мере снижения pH количество карбоната уменьшается, поэтому организмы меньше могут встраиваться в свои раковины и скелеты. Таким образом, закисление океана растворяет существующие раковины и затрудняет формирование раковин.

Рисунок 5.5.6 Доля соединений углерода в океане при различных уровнях pH. По мере снижения pH океана доля ионов карбоната также снижается, что снижает скорость образования раковин (NOAA).

Углекислый газ. – скачать ppt

Презентация на тему: ” Углекислый газ.” — Транскрипт:

1 Углекислый газ

2 Состав воздуха

3 Получение углекислого газа CO2
Уравнение слова: карбонат кальция + соляная кислота, хлорид кальция + вода + двуокись углерода (мраморная крошка) Химическое уравнение: CaCO HCl CaCl2 + h3O + CO2

4 Получение двуокиси углерода (CO2)

5 Свойства CO2 Не имеет цвета Не имеет запаха Кислотный газ

6 Свойства CO2 Не поддерживает горение

7 Использование CO2 Газированные напитки Огнетушители Фотосинтез
Поэтапные эффекты – сухой лед в воде вызывает эффект «дыма» Огнетушители Газированные напитки Фотосинтез

8 Свойства двуокиси углерода
Не поддерживает горение Плотнее (тяжелее) воздуха

9 Еще один способ сделать углекислый газ!

10 Реакция известковой воды и углекислого газа.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.