ثاني أكسيد الكربون. الخواص الفيزيائية CO2 الخواص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون

ثاني أكسيد الكربون

جزء لا يتجزأ من الغلاف الجوي، والمادة الخام الرئيسية لعملية التمثيل الضوئي للنباتات الخضراء، وهو نتاج النشاط الحيوي للكائنات الحية.

وفقا للتسمية الدولية النظامية (IUPAC)، فإن المادة التي لها الصيغة CO2 تسمى أول أكسيد الكربون (IV). تافه (الأسماء الشائعة) - ثاني أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكربون، أنهيدريد الكربونيك (أكسيد تشكيل الملح مع خصائص حمضية).

صيغة ثاني أكسيد الكربون

يتكون جزيء ثاني أكسيد الكربون من ذرتين أكسجين وذرة كربون. الصيغة الهيكلية – O=C=O. تكافؤ الكربون هو 4. حالة الأكسدة هي (+4). نوع الرابطة: تساهمية قطبية.

إنتاج ثاني أكسيد الكربون

المصادر الطبيعية لثاني أكسيد الكربون

يتشكل ثاني أكسيد الكربون أثناء الأكسدة البطيئة أثناء عمليات التنفس والتخمير وتحلل المواد العضوية. يتم إطلاقه أثناء تحلل الكربونات الطبيعية واحتراق الوقود وتكوين غازات المداخن. الواردة في الهواء والينابيع المعدنية.

يصدر جسم الإنسان 1 كجم من ثاني أكسيد الكربون يوميًا. يحتوي الهواء على 0.03% من ثاني أكسيد الكربون.

الطرق المخبرية للحصول عليها

يمكن الحصول على الغاز في المختبر عن طريق تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع الطباشير والرخام والصودا. يتم جمع الغاز بطريقة إزاحة الهواء.

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H2O + CO2،

NaHCO 3 + حمض الهيدروكلوريك → NaCl + H2O + CO2.

طرق الإنتاج الصناعي

1. تحميص الحجر الجيري: CaCO 3 → CaO + CO 2.
2. كمنتج ثانوي لفصل الهواء عند إنتاج الأكسجين والنيتروجين والأرجون.

خصائص ثاني أكسيد الكربون

الخصائص الفيزيائية

المادة غير سامة وغير قابلة للاشتعال.

المادة التي تكون في حالة صلبة من التجمع تسمى "الثلج الجاف".

يمكن تحديد التركيز العالي لثاني أكسيد الكربون من الناحية الحسية - في الفم يظهر طعم حامض على اللسان. المستويات العالية تشكل خطورة على الجسم - فهي تسبب الاختناق.

الخواص الكيميائية

1. رد الفعل النوعي:عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع حليب الليمون (هيدروكسيد الكالسيوم)، يتم تشكيل كربونات الكالسيوم - راسب أبيض.

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

1. ثاني أكسيد الكربون كأكسيد حمضي، يتفاعل مع الماءمع تكوين حمض الكربونيك. هذا الحمض مركب غير مستقر ويتحلل بسهولة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. نوع التفاعل – تفاعل مركب، عكسي.

CO 2 + H2 O ↔ H2 CO 3 .

عند تسخينه، يتحلل إلى أول أكسيد الكربون (II) والماء: 2CO2 = 2CO + O2.

يتفاعل مع أكاسيد أساسيةمع تكوين الأملاح:

CaO + CO 2 = CaCO 3؛ آل 2 يا 3 + 3CO 2 = آل 2 (CO 3) 3.

نوع التفاعل– التفاعل المركب .

1. يتفاعل مع القلوياتمع تكوين الأملاح الحمضية والمتوسطة:

CO 2 + هيدروكسيد الصوديوم = NaHCO 3؛

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

يتكون الملح المتوسط ​​عندما يكون هناك فائض من القلويات. يتشكل الملح الحمضي عندما تكون نسبة كميات الأكسيد والمواد القلوية 1:1.

1. عند درجة الحرارة يتفاعل معها المعادن النشطة:

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO

يظهر ثاني أكسيد الكربون بشكل رئيسي خصائص مختزلة، ولكن عند تفاعله مع المعادن النشطة فهو عامل مؤكسد.

1. يدخل في ردود الفعل مع مواد بسيطة:

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (ظروف التفاعل - درجة حرارة عالية، محفز Cu 2 O).

تطبيق ثاني أكسيد الكربون

في الصناعات الغذائية:

• تستخدم في إنتاج المياه المعدنية والمشروبات الغازية.
• كمضاف غذائي (E290)، يزيد من العمر الافتراضي للمنتجات؛
• كعامل تخمير، فإنه يعطي خفة ورقيقة لمنتجات الحلويات.
• كمبرد.
• لإزالة الكافيين من القهوة.

في نمذجة الطائرات يتم استخدامه كمصدر للطاقة للمحركات. تستخدم في الأسلحة الهوائية. كملء لطفايات الحريق بثاني أكسيد الكربون. يستخدم كوسيلة وقائية أثناء اللحام.

يستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضًا في الطب - فهو يستخدم لاستئصال الأورام بالتبريد ويعمل كمحفز للتنفس العميق.

في الصناعة الكيميائية، يستخدم الغاز في تركيب المواد الكيميائية، وإنتاج أملاح حمض الكربونيك، وعمليات تجفيف وتنقية البوليمرات، والألياف ذات الأصل النباتي والحيواني. يستخدم لمعالجة مياه الصرف الصحي، ويزيد من موصلية الماء عالى النقاء.

أمثلة على حل المشكلات

المشكلة 1

أوجد الكسر الكتلي للكربون في ثاني أكسيد الكربون.

حل

M(CO 2) = 12+2x16 = 44 جم/مول.
Ar(C) = 12 جم/مول.
دبليو (ج) = 12/44 = 0.27 أو 27%

إجابة: نسبة كتلة الكربون في ثاني أكسيد الكربون هي 27%.

المشكلة 2

احسب حجم ثاني أكسيد الكربون المنطلق أثناء تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع رخام وزنه 100 جم.

حل

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H2O + CO2

1 مول - 1 مول
100 جم/مول - 22.4 لتر/مول
100 جم - 22.4 لتر

س(CO 2) = 300x22.4/100 = 67.2 (ل).

إجابة:حجم ثاني أكسيد الكربون هو 67.2 لترا.

يوتيوب الموسوعي

• 1 / 5

  أول أكسيد الكربون (IV) لا يدعم الاحتراق. فقط بعض المعادن النشطة تحترق فيه::

  2 M g + C O 2 → 2 M g O + C (\displaystyle (\mathsf (2Mg+CO_(2)\rightarrow 2MgO+C)))

  التفاعل مع أكسيد المعدن النشط:

  C a O + C O 2 → C a C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CaO+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3))))

  عند ذوبانه في الماء يتكون حمض الكربونيك:

  C O 2 + H 2 O ⇄ H 2 C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+H_(2)O\rightleftarrows H_(2)CO_(3))))

  يتفاعل مع القلويات لتكوين الكربونات والبيكربونات:

  C a (O H) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (Ca(OH)_(2)+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3)\downarrow +H_( 2) يا))))(رد فعل نوعي لثاني أكسيد الكربون) K O H + C O 2 → K H C O 3 (\displaystyle (\mathsf (KOH+CO_(2)\rightarrow KHCO_(3))))

  بيولوجي

  يصدر جسم الإنسان حوالي 1 كجم من ثاني أكسيد الكربون يوميًا.

  يتم نقل ثاني أكسيد الكربون هذا من الأنسجة، حيث يتكون كأحد المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي، من خلال الجهاز الوريدي ثم يتم إخراجه في هواء الزفير عبر الرئتين. وبالتالي فإن نسبة ثاني أكسيد الكربون في الدم تكون مرتفعة في الجهاز الوريدي، وتنخفض في الشبكة الشعرية للرئتين، وتكون منخفضة في الدم الشرياني. غالبًا ما يتم التعبير عن محتوى ثاني أكسيد الكربون في عينة الدم من حيث الضغط الجزئي، أي الضغط الذي يمكن أن تحدثه كمية معينة من ثاني أكسيد الكربون الموجودة في عينة الدم إذا كانت تشغل وحدها حجم عينة الدم بالكامل.

  يتم نقل ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الدم بثلاث طرق مختلفة (تعتمد النسبة الدقيقة لكل من طرق النقل الثلاث هذه على ما إذا كان الدم شريانيًا أم وريدي).

  الهيموجلوبين، البروتين الرئيسي الذي ينقل الأكسجين في خلايا الدم الحمراء، قادر على نقل كل من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، يرتبط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين في موقع مختلف عن الأكسجين. وهو يرتبط بالنهايات الطرفية N لسلاسل الغلوبين، بدلاً من الارتباط بالهيم. ومع ذلك، بسبب التأثيرات التفارجية، التي تؤدي إلى تغيير في تكوين جزيء الهيموجلوبين عند الارتباط، فإن ارتباط ثاني أكسيد الكربون يقلل من قدرة الأكسجين على الارتباط به، عند ضغط جزئي معين من الأكسجين، والعكس صحيح. إن ربط الأكسجين بالهيموجلوبين يقلل من قدرة ثاني أكسيد الكربون على الارتباط به عند ضغط جزئي معين لثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك، فإن قدرة الهيموجلوبين على الارتباط بشكل تفضيلي مع الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون تعتمد أيضًا على الرقم الهيدروجيني للبيئة. هذه الميزات مهمة جدًا لنجاح امتصاص ونقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة وإطلاقه بنجاح في الأنسجة، وكذلك لنجاح امتصاص ونقل ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين وإطلاقه هناك.

  يعد ثاني أكسيد الكربون أحد أهم وسطاء التنظيم الذاتي لتدفق الدم. وهو موسع للأوعية الدموية قوي. وبناء على ذلك، إذا زاد مستوى ثاني أكسيد الكربون في الأنسجة أو الدم (على سبيل المثال، بسبب التمثيل الغذائي المكثف - الناجم عن، على سبيل المثال، ممارسة الرياضة، أو الالتهاب، أو تلف الأنسجة، أو بسبب عرقلة تدفق الدم، نقص تروية الأنسجة)، فإن الشعيرات الدموية تتوسع مما يؤدي إلى زيادة تدفق الدم وبالتالي زيادة توصيل الأكسجين إلى الأنسجة ونقل ثاني أكسيد الكربون المتراكم من الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون بتركيزات معينة (مرتفعة، ولكن لم تصل بعد إلى القيم السامة) له تأثير إيجابي مؤثر في التقلص العضلي والإيقاعي على عضلة القلب ويزيد من حساسيتها للأدرينالين، مما يؤدي إلى زيادة قوة وتواتر انقباضات القلب، وتقلصات القلب. الإخراج، ونتيجة لذلك، السكتة الدماغية وحجم الدم الدقيق. وهذا يساعد أيضًا على تصحيح نقص الأكسجة في الأنسجة وفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم (زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون).

  تعتبر أيونات البيكربونات مهمة جدًا لتنظيم درجة الحموضة في الدم والحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي الطبيعي. يؤثر معدل التنفس على محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم. يؤدي التنفس الضعيف أو البطيء إلى الحماض التنفسي، بينما يؤدي التنفس السريع والعميق بشكل مفرط إلى فرط التنفس وتطور قلاء الجهاز التنفسي.

  وبالإضافة إلى ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون مهم أيضًا في تنظيم التنفس. على الرغم من أن جسمنا يحتاج إلى الأكسجين لعملية التمثيل الغذائي، إلا أن انخفاض مستويات الأكسجين في الدم أو الأنسجة عادة لا يحفز التنفس (أو بالأحرى، يكون التأثير التحفيزي لانخفاض الأكسجين على التنفس ضعيفًا جدًا و"يبدأ" متأخرًا، عند مستويات منخفضة جدًا من الأكسجين في الجسم. الدم الذي غالبًا ما يفقد فيه الشخص وعيه). عادة، يتم تحفيز التنفس عن طريق زيادة مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم. يكون مركز الجهاز التنفسي أكثر حساسية لمستويات ثاني أكسيد الكربون المتزايدة من نقص الأكسجين. ونتيجة لذلك، فإن استنشاق هواء رقيق جدًا (مع ضغط جزئي منخفض من الأكسجين) أو خليط غاز لا يحتوي على أكسجين على الإطلاق (على سبيل المثال، 100% نيتروجين أو 100% أكسيد النيتروز) يمكن أن يؤدي بسرعة إلى فقدان الوعي دون التسبب في أي شعور. قلة الهواء (لأن نسبة ثاني أكسيد الكربون لا ترتفع في الدم، فلا شيء يمنع زفيره). وهذا أمر خطير بشكل خاص بالنسبة لطياري الطائرات العسكرية التي تحلق على ارتفاعات عالية (في حالة انخفاض الضغط في حالات الطوارئ في المقصورة، يمكن للطيارين أن يفقدوا وعيهم بسرعة). هذه الميزة في نظام تنظيم التنفس هي أيضًا السبب وراء قيام المضيفات على متن الطائرات بإرشاد الركاب في حالة انخفاض الضغط في مقصورة الطائرة، أولاً وقبل كل شيء، لوضع قناع الأكسجين بأنفسهم، قبل محاولة مساعدة أي شخص آخر - من خلال القيام بذلك ، فإن المساعد يخاطر بفقدان وعيه بسرعة، وحتى دون الشعور بأي إزعاج أو حاجة للأكسجين حتى اللحظة الأخيرة.

  يحاول مركز الجهاز التنفسي البشري الحفاظ على الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني بما لا يزيد عن 40 ملم زئبق. مع فرط التنفس الواعي، يمكن أن ينخفض ​​محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني إلى 10-20 ملم زئبقي، بينما سيبقى محتوى الأكسجين في الدم دون تغيير تقريبًا أو يزيد قليلاً، وستنخفض الحاجة إلى أخذ نفس آخر نتيجة للانخفاض. في التأثير المنشط لثاني أكسيد الكربون على نشاط مركز الجهاز التنفسي. هذا هو السبب وراء أنه بعد فترة من فرط التنفس الواعي، يكون من الأسهل حبس أنفاسك لفترة طويلة مقارنةً بفرط التنفس السابق. يمكن أن يؤدي فرط التنفس المتعمد الذي يتبعه حبس النفس إلى فقدان الوعي قبل أن يشعر الشخص بالحاجة إلى التنفس. في بيئة آمنة، مثل هذا فقدان الوعي لا يهدد أي شيء خاص (بعد فقدان الوعي، سيفقد الشخص السيطرة على نفسه، ويتوقف عن حبس أنفاسه ويأخذ نفسا، ويتنفس، ومعه سيتم إمداد الأكسجين إلى الدماغ سيتم استعادته، ومن ثم سيتم استعادة الوعي). ومع ذلك، في مواقف أخرى، كما هو الحال قبل الغوص، قد يكون ذلك خطيرًا (سيحدث فقدان الوعي والحاجة إلى التنفس في العمق، وبدون التحكم الواعي، سيدخل الماء إلى الشعب الهوائية، مما قد يؤدي إلى الغرق). ولهذا السبب فإن فرط التنفس قبل الغوص أمر خطير ولا ينصح به.

  إيصال

  بكميات صناعية، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من غازات المداخن، أو كمنتج ثانوي للعمليات الكيميائية، على سبيل المثال، أثناء تحلل الكربونات الطبيعية (الحجر الجيري، الدولوميت) أو أثناء إنتاج الكحول (التخمر الكحولي). ويغسل خليط الغازات الناتجة بمحلول كربونات البوتاسيوم الذي يمتص ثاني أكسيد الكربون ويتحول إلى بيكربونات. يتحلل محلول البيكربونات عند تسخينه أو تحت ضغط منخفض، ويطلق ثاني أكسيد الكربون. في المنشآت الحديثة لإنتاج ثاني أكسيد الكربون، بدلاً من البيكربونات، يتم استخدام المحلول المائي للمونوإيثانولامين في كثير من الأحيان، والذي، في ظل ظروف معينة، قادر على امتصاص ثاني أكسيد الكربون الموجود في غاز المداخن وإطلاقه عند تسخينه؛ هذا يفصل المنتج النهائي عن المواد الأخرى.

  ويتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون أيضًا في محطات فصل الهواء كمنتج ثانوي لإنتاج الأكسجين النقي والنيتروجين والأرجون.

  وفي المختبر يتم الحصول على كميات صغيرة عن طريق تفاعل الكربونات والبيكربونات مع الأحماض، مثل الرخام أو الطباشير أو الصودا مع حمض الهيدروكلوريك، وذلك باستخدام جهاز كيب على سبيل المثال. يؤدي استخدام تفاعل حمض الكبريتيك مع الطباشير أو الرخام إلى تكوين كبريتات الكالسيوم القابلة للذوبان بشكل طفيف، والتي تتداخل مع التفاعل، والتي تتم إزالتها بواسطة زيادة كبيرة في الحمض.

  ولتحضير المشروبات يمكن استخدام تفاعل صودا الخبز مع حامض الستريك أو عصير الليمون الحامض. وبهذا الشكل ظهرت المشروبات الغازية الأولى. وكان الصيادلة يعملون في إنتاجها وبيعها.

  طلب

  في صناعة المواد الغذائية، يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة حافظة وعامل تخمير ويشار إليه على العبوة بالرمز E290.

  قد يشتمل جهاز إمداد الحوض بثاني أكسيد الكربون على خزان غاز. تعتمد الطريقة الأبسط والأكثر شيوعًا لإنتاج ثاني أكسيد الكربون على تصميم صنع مشروب كحولي مهروس. أثناء التخمير، قد يوفر ثاني أكسيد الكربون المنطلق التغذية لنباتات أحواض السمك

  يستخدم ثاني أكسيد الكربون في كربونات عصير الليمون والماء الفوار. ويستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضًا كوسيلة وقائية في لحام الأسلاك، ولكنه يتحلل عند درجات الحرارة المرتفعة ويطلق الأكسجين. الأكسجين المنطلق يؤكسد المعدن. في هذا الصدد، من الضروري إدخال عوامل إزالة الأكسدة مثل المنغنيز والسيليكون في سلك اللحام. نتيجة أخرى لتأثير الأكسجين، المرتبط أيضًا بالأكسدة، هي انخفاض حاد في التوتر السطحي، مما يؤدي، من بين أمور أخرى، إلى تناثر المعادن بشكل أكثر كثافة مما يحدث عند اللحام في بيئة خاملة.

  يعد تخزين ثاني أكسيد الكربون في أسطوانة فولاذية في حالة مسالة أكثر ربحية من تخزينه على شكل غاز. يتمتع ثاني أكسيد الكربون بدرجة حرارة حرجة منخفضة نسبيًا تبلغ +31 درجة مئوية. يتم سكب حوالي 30 كجم من ثاني أكسيد الكربون المسال في أسطوانة قياسية سعة 40 لترًا، وفي درجة حرارة الغرفة سيكون هناك مرحلة سائلة في الأسطوانة، وسيكون الضغط حوالي 6 ميجا باسكال (60 كجم/سم²). إذا كانت درجة الحرارة أعلى من +31 درجة مئوية، فإن ثاني أكسيد الكربون سوف يدخل في حالة فوق حرجة مع ضغط أعلى من 7.36 ميجاباسكال. يبلغ ضغط التشغيل القياسي لأسطوانة عادية سعة 40 لترًا 15 ميجا باسكال (150 كجم/سم²)، ولكن يجب أن تتحمل بأمان ضغطًا أعلى بمقدار 1.5 مرة، أي 22.5 ميجا باسكال، لذلك يمكن اعتبار العمل مع مثل هذه الأسطوانات آمنًا تمامًا.

  يستخدم ثاني أكسيد الكربون الصلب - "الثلج الجاف" - كمبرد في الأبحاث المعملية، وفي تجارة التجزئة، أثناء إصلاح المعدات (على سبيل المثال: تبريد أحد أجزاء التزاوج أثناء الضغط)، وما إلى ذلك. ويستخدم ثاني أكسيد الكربون لتسييل منشآت ثاني أكسيد الكربون وإنتاج الثلج الجاف

  طرق التسجيل

  يعد قياس الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون أمرًا ضروريًا في العمليات التكنولوجية والتطبيقات الطبية - تحليل مخاليط الجهاز التنفسي أثناء التهوية الاصطناعية وفي أنظمة دعم الحياة المغلقة. يُستخدم تحليل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في الأبحاث البيئية والعلمية لدراسة ظاهرة الاحتباس الحراري. يتم تسجيل ثاني أكسيد الكربون باستخدام أجهزة تحليل الغاز بناءً على مبدأ التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء وأنظمة قياس الغاز الأخرى. يُطلق على محلل الغاز الطبي لتسجيل محتوى ثاني أكسيد الكربون في هواء الزفير اسم كابنوغراف. لقياس التركيزات المنخفضة لثاني أكسيد الكربون (وكذلك) في غازات المعالجة أو في الهواء الجوي، يمكن استخدام طريقة كروماتوغرافيا الغاز باستخدام الميثاناتور والتسجيل على كاشف تأين اللهب.

  ثاني أكسيد الكربون في الطبيعة

  يتم تحديد التقلبات السنوية في تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على الكوكب بشكل أساسي من خلال الغطاء النباتي لخطوط العرض الوسطى (40-70 درجة) في نصف الكرة الشمالي.

  تذوب كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في المحيط.

  ويشكل ثاني أكسيد الكربون جزءا كبيرا من الغلاف الجوي لبعض الكواكب في النظام الشمسي: الزهرة، المريخ.

  تسمم

  ثاني أكسيد الكربون مادة غير سامة، ولكن بسبب تأثير زيادة تركيزاته في الهواء على الكائنات الحية التي تتنفس الهواء، فإنه يصنف على أنه غاز خانق (إنجليزي)الروسية. تؤدي الزيادات الطفيفة في التركيز بنسبة تصل إلى 2-4٪ داخل المنزل إلى النعاس والضعف لدى الأشخاص. تعتبر التركيزات الخطرة مستويات تبلغ حوالي 7-10%، حيث يتطور الاختناق، ويتجلى في الصداع والدوار وفقدان السمع وفقدان الوعي (أعراض مشابهة لأعراض داء المرتفعات)، اعتمادًا على التركيز، على مدى عدة فترات. دقائق حتى ساعة واحدة. إذا تم استنشاق الهواء الذي يحتوي على تركيزات عالية من الغاز، تحدث الوفاة بسرعة كبيرة بسبب الاختناق.

  على الرغم من أنه في الواقع، حتى تركيز 5-7٪ من ثاني أكسيد الكربون ليس مميتًا، بالفعل عند تركيز 0.1٪ (لوحظ هذا المستوى من ثاني أكسيد الكربون في هواء المدن الكبرى) يبدأ الناس في الشعور بالضعف والنعاس. وهذا يدل على أنه حتى عند مستويات الأكسجين العالية، فإن التركيز العالي لثاني أكسيد الكربون له تأثير قوي على الصحة.

  إن استنشاق الهواء مع زيادة تركيز هذا الغاز لا يؤدي إلى مشاكل صحية طويلة الأمد، وبعد إخراج الضحية من الجو الملوث تتم استعادة الصحة الكاملة بسرعة.

  ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون)،ويسمى أيضًا ثاني أكسيد الكربون، وهو العنصر الأكثر أهمية في المشروبات الغازية. ويحدد طعم المشروبات وثباتها البيولوجي، ويمنحها خصائص فوارة ومنعشة.

  الخواص الكيميائية.كيميائيا، ثاني أكسيد الكربون خامل. يتكون مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة، وهو نتيجة للأكسدة الكاملة للكربون، وهو مستقر للغاية. تحدث تفاعلات اختزال ثاني أكسيد الكربون فقط عند درجات حرارة عالية. لذلك، على سبيل المثال، عند التفاعل مع البوتاسيوم عند 230 درجة مئوية، يتم تقليل ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الأكساليك:

  عند الدخول في تفاعل كيميائي مع الماء، يشكل الغاز، بكمية لا تزيد عن 1٪ من محتواه في المحلول، حمض الكربونيك، الذي ينفصل إلى أيونات H +، HCO 3 -، CO 2 3-. في محلول مائي، يدخل ثاني أكسيد الكربون بسهولة في التفاعلات الكيميائية، مما يشكل أملاح ثاني أكسيد الكربون المختلفة. ولذلك، فإن المحلول المائي لثاني أكسيد الكربون شديد العدوانية تجاه المعادن وله أيضًا تأثير مدمر على الخرسانة.

  الخصائص الفيزيائية.في المشروبات الغازية، يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون، الذي يصل إلى الحالة السائلة عن طريق الضغط إلى ضغط مرتفع. اعتمادا على درجة الحرارة والضغط، يمكن أن يكون ثاني أكسيد الكربون أيضا في حالة غازية أو صلبة. تظهر درجة الحرارة والضغط المقابلة لحالة التجميع هذه في مخطط توازن الطور (الشكل 13).

  
  

  عند درجة حرارة تقل عن 56.6 درجة مئوية وضغط 0.52 مليون/م2 (5.28 كجم/سم2)، الموافق للنقطة الثلاثية، يمكن أن يكون ثاني أكسيد الكربون في حالة غازية وسائلة وصلبة في نفس الوقت. عند درجات الحرارة والضغوط المرتفعة، يكون ثاني أكسيد الكربون في الحالة السائلة والغازية؛ عند درجات حرارة وضغوط أقل من هذه القيم، يمر الغاز، متجاوزًا الطور السائل مباشرة، إلى الحالة الغازية (التسامي). عند درجات حرارة أعلى من درجة الحرارة الحرجة البالغة 31.5 درجة مئوية، لا يمكن لأي قدر من الضغط الاحتفاظ بثاني أكسيد الكربون في صورة سائلة.

  في الحالة الغازية، يكون ثاني أكسيد الكربون عديم اللون والرائحة وله طعم حامض خفيف. عند درجة حرارة 0 درجة مئوية والضغط الجوي، تبلغ كثافة ثاني أكسيد الكربون 1.9769 كجم/ف3؛ فهو أثقل من الهواء بـ 1.529 مرة. عند درجة حرارة 0 درجة مئوية والضغط الجوي، يشغل 1 كجم من الغاز حجمًا قدره 506 لترًا. يتم التعبير عن العلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة والضغط لثاني أكسيد الكربون بالمعادلة:

  

  حيث V هو حجم 1 كجم من الغاز في م 3 / كجم؛ T - درجة حرارة الغاز بالدرجة K؛ ف - ضغط الغاز في N / م 2؛ ص - ثابت الغاز. A هي قيمة إضافية تأخذ في الاعتبار الانحراف عن معادلة حالة الغاز المثالي؛

  

  ثاني أكسيد الكربون المسال- سائل عديم اللون وشفاف وسهل الحركة ويشبه في مظهره الكحول أو الأثير. كثافة السائل عند 0 درجة مئوية هي 0.947. عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، يتم تخزين الغاز المسال تحت ضغط قدره 6.37 مليون/م2 (65 كجم/سم2) في أسطوانات فولاذية. عندما يتدفق السائل بحرية من الاسطوانة، فإنه يتبخر، ويمتص كمية كبيرة من الحرارة. وعندما تنخفض درجة الحرارة إلى 78.5 درجة مئوية تحت الصفر، يتجمد جزء من السائل، ويتحول إلى ما يسمى بالثلج الجاف. الثلج الجاف قريب من الطباشير في الصلابة وله لون أبيض غير لامع. يتبخر الثلج الجاف بشكل أبطأ من السائل، ويتحول على الفور إلى الحالة الغازية.

  عند درجة حرارة تقل عن 78.9 درجة مئوية وضغط 1 كجم/سم2 (9.8 مليون نيوتن/م2)، تبلغ حرارة تسامي الثلج الجاف 136.89 كيلو كالوري/كجم (573.57 كيلوجول/كجم).

  أنت تعلم بالفعل أنه عند الزفير، يخرج ثاني أكسيد الكربون من رئتيك. لكن ماذا تعرف عن هذه المادة؟ ربما قليلا. سأجيب اليوم على جميع أسئلتك المتعلقة بثاني أكسيد الكربون.

  تعريف

  هذه المادة في الظروف العادية هي غاز عديم اللون. في العديد من المصادر يمكن تسميته بشكل مختلف: أول أكسيد الكربون (IV)، وأنهيدريد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون.

  ملكيات

  ثاني أكسيد الكربون (صيغته CO 2) هو غاز عديم اللون، وله رائحة وطعم حمضي، وهو قابل للذوبان في الماء. إذا تم تبريده بشكل صحيح، فإنه يشكل كتلة تشبه الثلج تسمى الجليد الجاف (الصورة أدناه)، والتي تتسامى عند درجة حرارة -78 درجة مئوية.

  

  وهو أحد منتجات اضمحلال أو احتراق أي مادة عضوية. وهو يذوب في الماء فقط عند درجة حرارة 15 درجة مئوية وفقط إذا كانت نسبة الماء: ثاني أكسيد الكربون 1:1. قد تختلف كثافة ثاني أكسيد الكربون، ولكنها في ظل الظروف القياسية تساوي 1.976 كجم/م3. هذا إذا كان في الحالة الغازية، وفي الحالات الأخرى (السائلة/الغازية) ستكون قيم الكثافة مختلفة أيضًا. وهذه المادة عبارة عن أكسيد حمضي، وبإضافتها إلى الماء ينتج حمض الكربونيك. إذا قمت بدمج ثاني أكسيد الكربون مع أي مادة قلوية، فإن التفاعل اللاحق يؤدي إلى تكوين الكربونات والبيكربونات. لا يمكن لهذا الأكسيد دعم الاحتراق، مع بعض الاستثناءات. هذه معادن تفاعلية، وفي هذا النوع من التفاعل تأخذ الأكسجين منها.

  إيصال

  يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون وبعض الغازات الأخرى بكميات كبيرة عند إنتاج الكحول أو تحلل الكربونات الطبيعية. يتم بعد ذلك غسل الغازات الناتجة بكربونات البوتاسيوم المذابة. ويلي ذلك امتصاصهم لثاني أكسيد الكربون، وناتج هذا التفاعل هو البيكربونات، وعند تسخين المحلول يتم الحصول على الأكسيد المطلوب.

  

  ولكن الآن يتم استبداله بنجاح بالإيثانولامين المذاب في الماء، والذي يمتص أول أكسيد الكربون الموجود في غاز المداخن ويطلقه عند تسخينه. وهذا الغاز هو أيضًا نتيجة ثانوية لتلك التفاعلات التي تنتج النيتروجين والأكسجين والأرجون النقي. في المختبر، يتم إنتاج بعض ثاني أكسيد الكربون عندما تتفاعل الكربونات والبيكربونات مع الأحماض. ويتشكل أيضًا عند تفاعل صودا الخبز وعصير الليمون أو نفس بيكربونات الصوديوم والخل (الصورة).

  طلب

  لا يمكن للصناعات الغذائية الاستغناء عن استخدام ثاني أكسيد الكربون، حيث يعرف بمادة حافظة ومخمرة، رمزها E290. أي طفاية حريق تحتوي عليه في صورة سائلة.

  

  كما أن أكسيد الكربون رباعي التكافؤ، الذي يتم إطلاقه أثناء عملية التخمير، يعمل كغذاء جيد لنباتات أحواض السمك. ويوجد أيضًا في المشروبات الغازية المعروفة، والتي غالبًا ما يشتريها الكثير من الناس من محل البقالة. يحدث لحام الأسلاك في بيئة ثاني أكسيد الكربون، ولكن إذا كانت درجة حرارة هذه العملية مرتفعة جدًا، فإنها تكون مصحوبة بتفكك ثاني أكسيد الكربون، الذي يطلق الأكسجين الذي يؤدي إلى أكسدة المعدن. ثم لا يمكن إجراء اللحام بدون عوامل إزالة الأكسدة (المنجنيز أو السيليكون). يستخدم ثاني أكسيد الكربون لنفخ عجلات الدراجات، كما أنه موجود في علب البنادق الهوائية (يسمى هذا النوع أسطوانة الغاز). كما أن هذا الأكسيد في الحالة الصلبة، والذي يسمى بالثلج الجاف، ضروري كمبرد في التجارة والبحث العلمي وعند إصلاح بعض المعدات.

  

  خاتمة

  هذا هو مدى فائدة ثاني أكسيد الكربون للإنسان. وليس فقط في الصناعة، فهو يلعب أيضًا دورًا بيولوجيًا مهمًا: بدونه، لا يمكن أن يحدث تبادل الغازات وتنظيم نغمة الأوعية الدموية والتمثيل الضوئي والعديد من العمليات الطبيعية الأخرى. لكن فائضها أو نقصها في الهواء لبعض الوقت يمكن أن يؤثر سلبا على الحالة البدنية لجميع الكائنات الحية.

  تعريف

  ثاني أكسيد الكربون(ثاني أكسيد الكربون، أنهيدريد الكربونيك، ثاني أكسيد الكربون) - أول أكسيد الكربون (الرابع).

  الصيغة – ثاني أكسيد الكربون 2. الكتلة المولية – 44 جم / مول.

  الخواص الكيميائية لثاني أكسيد الكربون

  ينتمي ثاني أكسيد الكربون إلى فئة الأكاسيد الحمضية، أي. عند تفاعله مع الماء، فإنه يشكل حمض يسمى حمض الكربونيك. حمض الكربونيك غير مستقر كيميائيا وفي لحظة التكوين ينقسم على الفور إلى مكوناته، أي. التفاعل بين ثاني أكسيد الكربون والماء قابل للعكس:

  CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 ×H 2 O(محلول) ↔ H 2 CO 3 .

  عند تسخينه، يتحلل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون والأكسجين:

  2CO2 = 2CO + O2.

  مثل جميع الأكاسيد الحمضية، يتميز ثاني أكسيد الكربون بتفاعلات التفاعل مع الأكاسيد الأساسية (التي تتكون فقط من المعادن النشطة) والقواعد:

  CaO + CO 2 = CaCO 3؛

  آل 2 يا 3 + 3CO 2 = آل 2 (CO 3) 3؛

  CO 2 + NaOH (مخفف) = NaHCO 3؛

  CO 2 + 2NaOH (conc) = Na 2 CO 3 + H 2 O.

  ثاني أكسيد الكربون لا يدعم الاحتراق، بل تحترق فيه المعادن النشطة فقط:

  CO 2 + 2Mg = C + 2MgO (t)؛

  CO 2 + 2Ca = C + 2CaO (t).

  يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع مواد بسيطة مثل الهيدروجين والكربون:

  CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t، kat = Cu 2 O)؛

  CO 2 + C = 2CO (ر).

  عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع بيروكسيدات المعادن النشطة، تتشكل الكربونات وينطلق الأكسجين:

  2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2.

  التفاعل النوعي لثاني أكسيد الكربون هو تفاعل تفاعله مع ماء الجير (الحليب) أي. مع هيدروكسيد الكالسيوم، حيث يتكون راسب أبيض - كربونات الكالسيوم:

  CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

  الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون

  ثاني أكسيد الكربون مادة غازية ليس لها لون ولا رائحة. أثقل من الهواء. مستقرة حراريا. عند ضغطه وتبريده، فإنه يتحول بسهولة إلى الحالة السائلة والصلبة. ويسمى ثاني أكسيد الكربون في الحالة الركامية الصلبة "الثلج الجاف" ويتسامى بسهولة في درجة حرارة الغرفة. ثاني أكسيد الكربون قليل الذوبان في الماء ويتفاعل معه جزئيًا. الكثافة – 1.977 جم/لتر.

  إنتاج واستخدام ثاني أكسيد الكربون

  هناك طرق صناعية ومخبرية لإنتاج ثاني أكسيد الكربون. وهكذا يتم الحصول عليه في الصناعة عن طريق حرق الحجر الجيري (1)، وفي المختبر عن طريق عمل الأحماض القوية على أملاح حمض الكربونيك (2):

  كربونات الكالسيوم 3 = CaO + CO 2 (ر) (1)؛

  CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2).

  ويستخدم ثاني أكسيد الكربون في الصناعات الغذائية (كربنة عصير الليمون)، والكيميائية (التحكم في درجة الحرارة في إنتاج الألياف الاصطناعية)، والمعادن (حماية البيئة، مثل ترسيب الغاز البني) وغيرها من الصناعات.

  أمثلة على حل المشكلات

  مثال 1

  يمارس	ما حجم ثاني أكسيد الكربون الذي سيتم إطلاقه بفعل 200 جم من محلول 10% من حمض النيتريك لكل 90 جم من كربونات الكالسيوم التي تحتوي على 8% شوائب غير قابلة للذوبان في الحمض؟
  حل	الكتل المولية لحمض النيتريك وكربونات الكالسيوم، محسوبة باستخدام جدول العناصر الكيميائية بواسطة D.I. مندليف - 63 و 100 جم / مول على التوالي. دعونا نكتب معادلة ذوبان الحجر الجيري في حمض النيتريك: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100% - ω خليط = 100% - 8% = 92% = 0.92. إذن كتلة كربونات الكالسيوم النقية هي: m(CaCO 3) cl = m حجر جيري × ω(CaCO 3) cl / 100%؛ م (CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100% = 82.8 جم. كمية مادة كربونات الكالسيوم تساوي: ن (CaCO 3) = م (CaCO 3) cl / M (CaCO 3)؛ ن (CaCO 3) = 82.8 / 100 = 0.83 مول. كتلة حمض النيتريك في المحلول ستكون مساوية لـ: m(HNO 3) = محلول m(HNO 3) × ω(HNO 3) / 100%؛ م(HNO 3) = 200 × 10 / 100% = 20 جم. كمية حمض الكالسيوم النيتريك تساوي: ن (HNO 3) = م (HNO 3) / M (HNO 3)؛ ن(HNO3) = 20/63 = 0.32 مول. من خلال مقارنة كميات المواد التي تفاعلت، نحدد أن حمض النيتريك غير متوفر، وبالتالي، يتم إجراء حسابات إضافية باستخدام حمض النيتريك. وفقا لمعادلة التفاعل n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1، لذلك n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0.16 مول. فيكون حجم ثاني أكسيد الكربون مساويًا لـ: V(CO 2) = n(CO 2)×V م; V(CO 2) = 0.16 × 22.4 = 3.58 جم.
  إجابة	حجم ثاني أكسيد الكربون هو 3.58 جم.