Süsinikdioksiid. Füüsikalised omadused CO2 Süsinikdioksiidi füüsikalised omadused

Süsinikdioksiid

Atmosfääri lahutamatu osa, roheliste taimede fotosünteesi protsessi peamine tooraine, elusorganismide elutegevuse produkt.

Süstemaatilise rahvusvahelise nomenklatuuri (IUPAC) järgi nimetatakse ainet valemiga CO2 süsinikmonooksiidiks (IV). Triviaalne (üldnimetused) - süsinikdioksiid või süsinikdioksiid, süsinikanhüdriid (happeliste omadustega soola moodustav oksiid).

Süsinikdioksiidi valem

Süsinikdioksiidi molekuli moodustavad kaks hapnikuaatomit ja süsinikuaatom. Struktuurivalem – O=C=O. Süsiniku valents on 4. Oksüdatsiooniaste on (+4). Sideme tüüp: polaarne kovalentne.

Süsinikdioksiidi tootmine

Süsinikdioksiidi looduslikud allikad

Süsinikdioksiid moodustub aeglase oksüdatsiooni käigus orgaaniliste ainete hingamis-, käärimis- ja lagunemisprotsesside käigus. Vabaneb looduslike karbonaatide lagunemisel, kütuse põlemisel ja suitsugaaside moodustumisel. Sisaldub õhus ja mineraalveeallikates.

Inimkeha eraldab 1 kg CO 2 päevas. Õhk sisaldab 0,03% süsinikdioksiidi.

Laboratoorsed saamise meetodid

Laboris saab gaasi saada vesinikkloriidhappe reageerimisel kriidi, marmori ja soodaga. Gaas kogutakse õhu väljatõrjumise meetodil.

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2,

NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 O + CO 2.

Tööstuslikud tootmismeetodid

1. Lubjakivi röstimine: CaCO 3 → CaO + CO 2.
2. Õhu eraldamise kõrvalsaadusena hapniku, lämmastiku, argooni tootmisel.

Süsinikdioksiidi omadused

Füüsikalised omadused

Aine on mittetoksiline, mittesüttiv.

Tahkes agregatsioonis olevat ainet nimetatakse kuivaks jääks.

Süsinikdioksiidi kõrge kontsentratsiooni saab määrata organoleptiliselt – suus tekib keelele hapu maitse. Kõrge tase on organismile ohtlik – põhjustab lämbumist.

Keemilised omadused

1. Kvalitatiivne reaktsioon: Süsinikdioksiidi reageerimisel lubjapiimaga (kaltsiumhüdroksiid) tekib kaltsiumkarbonaat – valge sade.

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

1. CO 2 happelise oksiidina, reageerib veega süsihappe moodustumisega. See hape on ebastabiilne ühend ja laguneb kergesti süsinikdioksiidiks ja veeks. Reaktsiooni tüüp – liitreaktsioon, pöörduv.

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Kuumutamisel laguneb vingugaasiks (II) ja veeks: 2CO2 = 2CO + O2.

Suhtleb aluselised oksiidid, soolade moodustumisega:

CaO + CO 2 = CaCO 3; Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3.

Reaktsiooni tüüp- liitreaktsioon.

1. Suhtleb leelised happeliste ja keskmiste soolade moodustumisega:

CO 2 + NaOH = NaHC03;

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

Keskmine sool tekib siis, kui leelist on liiga palju. Happesool tekib siis, kui oksiidi ja leeliseliste ainete koguste suhe on 1:1.

1. Temperatuuril reageerib aktiivsed metallid:

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO

Süsinikdioksiidil on peamiselt redutseerivad omadused, kuid aktiivsete metallidega suhtlemisel on see oksüdeeriv aine.

1. Astub reaktsioonidesse lihtsad ained:

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (reaktsioonitingimused - kõrge temperatuur, katalüsaator Cu 2 O).

Süsinikdioksiidi kasutamine

IN Toidutööstus:

• kasutatakse mineraalvee ja gaseeritud jookide tootmisel;
• toidu lisaainena (E290), pikendab toodete säilivusaega;
• kergitusainena annab kondiitritoodetele kergust ja kohevust;
• külmutusagensina;
• kofeiini eemaldamiseks kohvist.

Lennukite modelleerimisel kasutatakse seda mootorite energiaallikana; kasutatakse pneumaatilistes relvades; süsihappegaasist tulekustutite täidisena. Kasutatakse keevitamise ajal kaitsevahendina.

Süsinikdioksiidi kasutatakse ka meditsiinis - seda kasutatakse kasvajate krüoablatsiooniks ja see toimib sügava hingamise stimulaatorina.

Keemiatööstuses kasutatakse gaasi kemikaalide sünteesil, süsihappesoolade tootmisel, polümeeride, taimse ja loomse päritoluga kiudude kuivatamise ja puhastamise protsessides. Kasutatakse reovee puhastamiseks, suurendab ülipuhta vee juhtivust.

Näited probleemide lahendamisest

Probleem 1

Leia süsinikdioksiidi massiosa.

Lahendus

M(CO2) = 12+2x16 = 44 g/mol.
Ar(C) = 12 g/mol.
W(C) = 12/44 = 0,27 või 27%

Vastus: süsiniku massiosa süsinikdioksiidis on 27%.

Probleem 2

Arvutage vesinikkloriidhappe ja 100 g kaaluva marmori vastasmõjul eralduva süsinikdioksiidi maht.

Lahendus

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2

1 mool - 1 mool
100 g/mol - 22,4 l/mol
100 g - 22,4 l

x(CO 2) = 300 x 22,4/100 = 67,2 (l).

Vastus: Süsinikdioksiidi maht on 67,2 liitrit.

Entsüklopeediline YouTube

• 1 / 5

  Süsinik(IV)monooksiid ei toeta põlemist. Selles põlevad ainult mõned aktiivsed metallid:

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

  Koostoime aktiivse metalloksiidiga:

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

  Vees lahustatuna moodustab see süsihappe:

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

  Reageerib leelistega, moodustades karbonaate ja vesinikkarbonaate:

  C a (O H) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (Ca(OH)_(2)+CO_(2))\paremnool CaCO_(3)\alla +H_() 2)O)))(kvalitatiivne reaktsioon süsinikdioksiidile) K O H + C O 2 → K H C O 3 (\displaystyle (\mathsf (KOH+CO_(2)\paremnool KHCO_(3))))

  Bioloogiline

  Inimkeha eraldab päevas umbes 1 kg süsihappegaasi.

  See süsihappegaas transporditakse kudedest, kus see moodustub ainevahetuse ühe lõppproduktina, venoosse süsteemi kaudu ja väljutatakse seejärel kopsude kaudu väljahingatavas õhus. Seega on süsihappegaasi sisaldus veres kõrge venoosses süsteemis ja väheneb kopsude kapillaaride võrgustikus ning madal arteriaalses veres. Vereproovi süsihappegaasisisaldust väljendatakse sageli osarõhuna, st rõhuna, mis vereproovis sisalduva süsinikdioksiidi teatud kogusel oleks, kui see üksi hõivaks kogu vereproovi mahu.

  Süsinikdioksiid (CO2) transporditakse veres kolmel erineval viisil (nende kolme transpordimeetodi täpne osakaal sõltub sellest, kas veri on arteriaalne või venoosne).

  Hemoglobiin, punaste vereliblede peamine hapnikku transportiv valk, on võimeline transportima nii hapnikku kui ka süsinikdioksiidi. Süsinikdioksiid aga seondub hemoglobiiniga teises kohas kui hapnik. See seostub pigem globiiniahelate N-terminaalsete otstega, mitte heemiga. Kuid allosteeriliste mõjude tõttu, mis põhjustavad hemoglobiini molekuli konfiguratsiooni muutumist seondumisel, vähendab süsinikdioksiidi sidumine hapniku võimet sellega seonduda hapniku teatud osarõhul ja vastupidi - hapniku seondumine hemoglobiiniga vähendab süsinikdioksiidi võimet sellega seonduda süsinikdioksiidi antud osarõhul. Lisaks sõltub hemoglobiini võime eelistatult hapniku või süsinikdioksiidiga seonduda ka keskkonna pH-st. Need omadused on väga olulised hapniku edukaks omastamiseks ja transportimiseks kopsudest kudedesse ning selle edukaks vabastamiseks kudedesse, samuti süsinikdioksiidi edukaks omastamiseks ja transportimiseks kudedest kopsudesse ning sealt vabanemiseks.

  Süsinikdioksiid on üks olulisemaid verevoolu autoregulatsiooni vahendajaid. See on võimas vasodilataator. Vastavalt sellele, kui süsihappegaasi tase koes või veres suureneb (näiteks intensiivse ainevahetuse tõttu - põhjustatud näiteks füüsilisest koormusest, põletikust, koekahjustusest või verevoolu takistusest, koeisheemiast), siis kapillaarid laienevad. , mis toob kaasa verevoolu suurenemise ja sellest tulenevalt hapniku kohaletoimetamise kudedesse ja kogunenud süsinikdioksiidi transportimise kudedest. Lisaks avaldab süsinikdioksiid teatud kontsentratsioonides (suurenenud, kuid ei saavuta veel mürgiseid väärtusi) müokardile positiivset inotroopset ja kronotroopset toimet ning suurendab selle tundlikkust adrenaliini suhtes, mis põhjustab südame kontraktsioonide tugevuse ja sageduse suurenemist. väljund ja sellest tulenevalt , insult ja minutiline veremaht. See aitab korrigeerida ka kudede hüpoksiat ja hüperkapniat (süsinikdioksiidi taseme tõus).

  Bikarbonaadi ioonid on väga olulised vere pH reguleerimiseks ja normaalse happe-aluse tasakaalu säilitamiseks. Hingamissagedus mõjutab süsihappegaasi sisaldust veres. Nõrk või aeglane hingamine põhjustab respiratoorse atsidoosi, kiire ja liiga sügav hingamine aga hüperventilatsiooni ja respiratoorse alkaloosi tekke.

  Lisaks on süsinikdioksiid oluline ka hingamise reguleerimisel. Kuigi meie keha vajab ainevahetuseks hapnikku, ei stimuleeri madal hapnikutase veres või kudedes tavaliselt hingamist (õigemini on vähese hapniku hingamist ergutav toime liiga nõrk ja “lülitub sisse” hilja, väga madala hapnikusisalduse korral. veri, mille juures inimene sageli juba teadvust kaotab). Tavaliselt stimuleerib hingamist süsihappegaasi taseme tõus veres. Hingamiskeskus on palju tundlikum süsinikdioksiidi taseme tõusule kui hapnikupuudusele. Selle tulemusena võib väga õhukese õhu (madala hapniku osarõhuga) või üldse hapnikku mittesisaldava gaasisegu (näiteks 100% lämmastik või 100% dilämmastikoksiid) sissehingamine viia kiiresti teadvuse kaotuseni, ilma et tekiks tunnet. õhupuudusest (sest süsihappegaasi tase veres ei tõuse, sest miski ei takista selle väljahingamist). See on eriti ohtlik suurtel kõrgustel lendavate sõjalennukite pilootidele (salongi hädaolukorras rõhu vähendamisel võivad piloodid kiiresti teadvuse kaotada). See hingamisreguleerimissüsteemi omadus on ka põhjus, miks lennuki stjuardessid juhendavad reisijaid lennuki salongi rõhu langetamise korral ennekõike ise hapnikumaski pähe panema, enne kui üritavad kedagi teist aidata – seda tehes , riskib abistaja ise kiiresti teadvuse kaotamisega ja seda isegi viimase hetkeni ebamugavust või hapnikuvajadust tundmata.

  Inimese hingamiskeskus püüab hoida süsihappegaasi osarõhku arteriaalses veres mitte kõrgemal kui 40 mmHg. Teadliku hüperventilatsiooni korral võib süsihappegaasi sisaldus arteriaalses veres langeda 10-20 mmHg-ni, samal ajal kui hapnikusisaldus veres jääb praktiliselt muutumatuks või suureneb veidi ning vähenemise tulemusena väheneb vajadus uuesti hingata. süsihappegaasi stimuleerivas mõjus hingamiskeskuse aktiivsusele. See on põhjus, miks peale teadliku hüperventilatsiooni perioodi on kergem pikka aega hinge kinni hoida kui ilma eelneva hüperventilatsioonita. See tahtlik hüperventilatsioon, millele järgneb hinge kinnipidamine, võib viia teadvusekaotuseni, enne kui inimene tunneb vajadust hingata. Turvalises keskkonnas ei ohusta selline teadvusekaotus midagi erilist (teadvuse kaotanuna kaotab inimene enese üle kontrolli, lõpetab hinge kinni hoidmise ja hingab sisse, hingab ja sellega kaasneb ka aju hapnikuvarustus taastatakse ja siis taastub teadvus). Kuid muudes olukordades, näiteks enne sukeldumist, võib see olla ohtlik (sügavuses tekib teadvusekaotus ja vajadus hingata ning ilma teadliku kontrollita satub vesi hingamisteedesse, mis võib viia uppumiseni). Seetõttu on hüperventilatsioon enne sukeldumist ohtlik ja ei ole soovitatav.

  Kviitung

  Tööstuslikes kogustes eraldub süsinikdioksiid suitsugaasidest või keemiliste protsesside kõrvalsaadusena näiteks looduslike karbonaatide (lubjakivi, dolomiit) lagunemisel või alkoholi tootmisel (alkohoolne käärimine). Saadud gaaside segu pestakse kaaliumkarbonaadi lahusega, mis absorbeerib süsinikdioksiidi, muutudes vesinikkarbonaadiks. Bikarbonaadi lahus laguneb kuumutamisel või alandatud rõhu all, vabastades süsinikdioksiidi. Kaasaegsetes süsinikdioksiidi tootmise seadmetes kasutatakse vesinikkarbonaadi asemel sagedamini monoetanoolamiini vesilahust, mis teatud tingimustel on võimeline absorbeerima suitsugaasis sisalduvat CO₂ ja vabastama selle kuumutamisel; See eraldab valmistoote teistest ainetest.

  Süsinikdioksiidi toodetakse ka õhueraldustehastes puhta hapniku, lämmastiku ja argooni tootmise kõrvalsaadusena.

  Laboris saadakse väikesed kogused karbonaatide ja bikarbonaatide reageerimisel hapetega, nagu marmor, kriit või sooda, vesinikkloriidhappega, kasutades näiteks Kippi aparaati. Väävelhappe ja kriidi või marmori reaktsiooni kasutamisel moodustub reaktsioonisegu segav kergelt lahustuv kaltsiumsulfaat, mis eemaldatakse happe olulise liiaga.

  Jookide valmistamiseks võib kasutada söögisooda reaktsiooni sidrunhappe või hapu sidrunimahlaga. Just sellisel kujul ilmusid esimesed gaseeritud joogid. Nende tootmise ja müügiga tegelesid apteekrid.

  Rakendus

  Toiduainetööstuses kasutatakse süsihappegaasi säilitus- ja kergitusainena ning see on pakendil märgitud koodiga E290.

  Akvaariumi süsinikdioksiidi tarnimise seade võib sisaldada gaasimahutit. Lihtsaim ja levinuim süsihappegaasi tootmise meetod põhineb alkohoolse joogi meski valmistamisel. Kääritamise ajal eralduv süsinikdioksiid võib akvaariumitaimedele hästi toitu pakkuda

  Süsinikdioksiidi kasutatakse limonaadi ja mullivee karboniseerimiseks. Süsinikdioksiidi kasutatakse kaitsevahendina ka traadi keevitamisel, kuid kõrgel temperatuuril see laguneb ja eraldab hapnikku. Vabanenud hapnik oksüdeerib metalli. Sellega seoses on vaja keevitusjuhtmesse lisada deoksüdeerivaid aineid, nagu mangaan ja räni. Hapniku mõju teine ​​tagajärg, mis on samuti seotud oksüdatsiooniga, on pindpinevuse järsk langus, mis toob muuhulgas kaasa intensiivsema metalli pritsimise kui inertses keskkonnas keevitamisel.

  Süsinikdioksiidi säilitamine terassilindris veeldatud olekus on tulusam kui gaasi kujul. Süsinikdioksiidil on suhteliselt madal kriitiline temperatuur +31°C. Tavalisse 40-liitrisesse silindrisse valatakse umbes 30 kg veeldatud süsinikdioksiidi ja toatemperatuuril on silindris vedel faas ja rõhk on umbes 6 MPa (60 kgf/cm²). Kui temperatuur on üle +31°C, läheb süsihappegaas rõhuga üle 7,36 MPa ülekriitilisse olekusse. Tavalise 40-liitrise silindri standardne töörõhk on 15 MPa (150 kgf/cm²), kuid see peab ohutult taluma 1,5 korda kõrgemat rõhku, see tähendab 22,5 MPa, nii et selliste balloonidega töötamist võib pidada üsna ohutuks.

  Tahket süsihappegaasi – “kuivjää” – kasutatakse külmutusagensina laboratoorsetes uuringutes, jaekaubanduses, seadmete remondil (näiteks: ühe paarituva osa jahutamine pressimise ajal) jne. Süsinikdioksiidi kasutatakse veeldamiseks. süsinikdioksiidi ja toota kuiva jääd

  Registreerimismeetodid

  Süsinikdioksiidi osarõhu mõõtmine on vajalik tehnoloogilistes protsessides, meditsiinilistes rakendustes - hingamisteede segude analüüsimisel kunstliku ventilatsiooni ajal ja suletud elu toetavates süsteemides. CO 2 kontsentratsiooni analüüsi atmosfääris kasutatakse keskkonna- ja teadusuuringuteks, kasvuhooneefekti uurimiseks. Süsinikdioksiidi registreerimine toimub infrapunaspektroskoopia põhimõttel põhinevate gaasianalüsaatorite ja muude gaasimõõtesüsteemide abil. Meditsiinilise gaasi analüsaatorit süsinikdioksiidi sisalduse registreerimiseks väljahingatavas õhus nimetatakse kapnograafiks. CO 2 madalate kontsentratsioonide (samuti) mõõtmiseks protsessigaasides või atmosfääriõhus saab kasutada metanaatoriga gaasikromatograafilist meetodit ja registreerimist leekionisatsioonidetektoril.

  Süsinikdioksiid looduses

  Atmosfääri süsinikdioksiidi kontsentratsiooni iga-aastased kõikumised planeedil on tingitud peamiselt põhjapoolkera keskmiste laiuskraadide (40-70°) taimestikust.

  Ookeanis on lahustunud suur hulk süsihappegaasi.

  Süsinikdioksiid moodustab olulise osa mõne päikesesüsteemi planeedi atmosfäärist: Veenus, Marss.

  Toksilisus

  Süsinikdioksiid on mittetoksiline, kuid selle suurenenud kontsentratsiooni tõttu õhus õhku hingavatele elusorganismidele klassifitseeritakse see lämmatavaks gaasiks. (Inglise) vene keel. Kerge kontsentratsiooni tõus kuni 2–4% siseruumides põhjustab inimestel uimasust ja nõrkust. Ohtlikuks kontsentratsiooniks loetakse umbes 7-10% taset, mille juures tekib lämbumine, mis väljendub peavalu, pearingluse, kuulmiskaotuse ja teadvusekaotusena (sümptomid, mis on sarnased kõrgushaiguse omadega), sõltuvalt kontsentratsioonist mitmeaastase perioodi jooksul. minutit kuni üks tund. Suure gaasikontsentratsiooniga õhu sissehingamisel saabub lämbumisest tingitud surm väga kiiresti.

  Kuigi tegelikult pole isegi 5-7% CO 2 kontsentratsioon surmav, hakkavad inimesed juba 0,1% kontsentratsiooni juures (sellist süsinikdioksiidi taset täheldatakse megalinnade õhus) tundma nõrkust ja uimasust. See näitab, et isegi kõrge hapnikusisalduse korral avaldab kõrge CO 2 kontsentratsioon heaolule tugevat mõju.

  Selle gaasi suurenenud kontsentratsiooniga õhu sissehingamine ei too kaasa pikaajalisi terviseprobleeme ning pärast kannatanu saastunud atmosfäärist väljaviimist taastub tervis kiiresti.

  Süsinikdioksiid (süsinikdioksiid), mida nimetatakse ka süsihappegaasiks, on gaseeritud jookide kõige olulisem komponent. See määrab jookide maitse ja bioloogilise stabiilsuse, annab neile sädelevad ja värskendavad omadused.

  Keemilised omadused. Keemiliselt on süsinikdioksiid inertne. Suure koguse soojuse eraldumisel moodustub see süsiniku täieliku oksüdeerumise produktina väga stabiilne. Süsinikdioksiidi redutseerimisreaktsioonid toimuvad ainult kõrgetel temperatuuridel. Näiteks taandub süsinikdioksiid 230 ° C juures kaaliumiga suhtlemisel oksaalhappeks:

  Astudes keemilisele interaktsioonile veega, moodustab gaas koguses, mis ei ületa 1% selle sisaldusest lahuses, süsihapet, mis dissotsieerub H +, HCO 3 -, CO 2 3- ioonideks. Vesilahuses siseneb süsinikdioksiid kergesti keemilistesse reaktsioonidesse, moodustades erinevaid süsinikdioksiidi sooli. Seetõttu on süsihappegaasi vesilahus väga agressiivne metallide suhtes ja mõjub hävitavalt ka betoonile.

  Füüsikalised omadused. Karbonaatsete jookide valmistamiseks kasutatakse süsihappegaasi, mis viiakse vedelasse olekusse pressimise teel kõrgele rõhule. Sõltuvalt temperatuurist ja rõhust võib süsihappegaas olla ka gaasilises või tahkes olekus. Sellele agregatsiooniseisundile vastav temperatuur ja rõhk on näidatud faasitasakaalu diagrammil (joonis 13).

  
  

  Temperatuuril miinus 56,6 ° C ja rõhul 0,52 Mn/m 2 (5,28 kg/cm 2), mis vastab kolmikpunktile, võib süsinikdioksiid olla samaaegselt gaasilises, vedelas ja tahkes olekus. Kõrgematel temperatuuridel ja rõhul on süsinikdioksiid vedelas ja gaasilises olekus; Nendest väärtustest madalamatel temperatuuridel ja rõhkudel läheb gaas, vedelast faasist otse mööda minnes, gaasilisse olekusse (sublimeerub). Temperatuuridel üle kriitilise temperatuuri 31,5 °C ei suuda ükski rõhk hoida süsinikdioksiidi vedelal kujul.

  Gaasilises olekus on süsihappegaas värvitu, lõhnatu ja kergelt hapuka maitsega. Temperatuuril 0° C ja atmosfäärirõhul on süsihappegaasi tihedus 1,9769 kg/f 3 ; see on õhust 1,529 korda raskem. Temperatuuril 0 °C ja atmosfäärirõhul võtab 1 kg gaasi 506 liitrit. Süsinikdioksiidi mahu, temperatuuri ja rõhu suhet väljendatakse võrrandiga:

  

  kus V on 1 kg gaasi maht m 3 /kg; T - gaasi temperatuur ° K; P - gaasi rõhk N/m 2; R - gaasikonstant; A on lisaväärtus, mis võtab arvesse kõrvalekallet ideaalse gaasi olekuvõrrandist;

  

  Veeldatud süsinikdioksiid- värvitu, läbipaistev, kergesti liikuv vedelik, mis välimuselt meenutab alkoholi või eetrit. Vedeliku tihedus 0 °C juures on 0,947. Temperatuuril 20°C hoitakse veeldatud gaasi terassilindrites rõhu all 6,37 Mn/m2 (65 kg/cm2). Kui vedelik voolab silindrist vabalt välja, aurustub see, neelates suurel hulgal soojust. Kui temperatuur langeb miinus 78,5° C-ni, siis osa vedelikust külmub, muutudes nn kuivaks jääks. Kuivjää on kõvaduse poolest kriidile lähedane ja sellel on mattvalge värvus. Kuiv jää aurustub aeglasemalt kui vedelik ja muutub kohe gaasiliseks.

  Temperatuuril miinus 78,9 ° C ja rõhul 1 kg/cm 2 (9,8 MN/m 2) on kuivjää sublimatsioonisoojus 136,89 kcal/kg (573,57 kJ/kg).

  Sa juba tead, et väljahingamisel väljub kopsudest süsihappegaas. Aga mida sa selle aine kohta tead? Ilmselt natuke. Täna vastan kõigile teie küsimustele süsinikdioksiidi kohta.

  Definitsioon

  See aine on tavatingimustes värvitu gaas. Paljudes allikates võib seda nimetada erinevalt: süsinikmonooksiid (IV) ja süsinikanhüdriid ning süsinikdioksiid ja süsinikdioksiid.

  Omadused

  Süsinikdioksiid (valem CO 2) on värvitu gaas, millel on happeline lõhn ja maitse ning see lahustub vees. Kui seda korralikult jahutada, moodustub sellest lumetaoline mass, mida nimetatakse kuivjääks (foto allpool), mis sublimeerub temperatuuril -78 o C.

  

  See on üks orgaanilise aine lagunemise või põlemise saadustest. See lahustub vees ainult temperatuuril 15 o C ja ainult siis, kui vee:süsinikdioksiidi suhe on 1:1. Süsinikdioksiidi tihedus võib varieeruda, kuid standardtingimustes võrdub see 1,976 kg/m3. Seda juhul, kui see on gaasilisel kujul ja muudes olekutes (vedel/gaasiline) on tiheduse väärtused samuti erinevad. See aine on happeline oksiid; selle vette lisamisel tekib süsihape. Kui kombineerite süsinikdioksiidi mis tahes leelisega, moodustuvad järgneva reaktsiooni käigus karbonaadid ja vesinikkarbonaadid. See oksiid ei toeta põlemist, välja arvatud mõned erandid. Need on reaktiivsed metallid ja seda tüüpi reaktsioonide käigus eemaldavad nad sellest hapnikku.

  Kviitung

  Alkoholi tootmisel või looduslike karbonaatide lagunemisel eraldub suurtes kogustes süsinikdioksiid ja mõned teised gaasid. Saadud gaase pestakse seejärel lahustunud kaaliumkarbonaadiga. Sellele järgneb nende süsinikdioksiidi neeldumine, selle reaktsiooni saadus on vesinikkarbonaat, mille lahuse kuumutamisel saadakse soovitud oksiid.

  

  Nüüd aga asendatakse see edukalt vees lahustunud etanoolamiiniga, mis neelab suitsugaasis sisalduva vingugaasi ja vabastab selle kuumutamisel. See gaas on ka nende reaktsioonide kõrvalprodukt, mis toodavad puhast lämmastikku, hapnikku ja argooni. Laboris tekib karbonaatide ja vesinikkarbonaatide reageerimisel hapetega veidi süsihappegaasi. See tekib ka söögisooda ja sidrunimahla või sama naatriumvesinikkarbonaadi ja äädika reageerimisel (foto).

  Rakendus

  Toiduainetööstus ei saa hakkama ilma süsihappegaasi kasutamiseta, kus seda tuntakse säilitus- ja kergitusainena, kood E290. Iga tulekustuti sisaldab seda vedelal kujul.

  

  Samuti on käärimisprotsessis eralduv neljavalentne süsinikoksiid akvaariumitaimede jaoks hea toit. Seda leidub ka tuntud soodas, mida paljud inimesed sageli toidupoest ostavad. Traadi keevitamine toimub süsinikdioksiidi keskkonnas, kuid kui selle protsessi temperatuur on väga kõrge, siis kaasneb sellega süsihappegaasi dissotsiatsioon, mille käigus eraldub hapnik, mis oksüdeerib metalli. Siis ei saa keevitada ilma deoksüdeerivate aineteta (mangaan või räni). Süsinikdioksiidi kasutatakse jalgratta rataste täispuhumiseks, seda leidub ka õhkrelvade purkides (seda tüüpi nimetatakse gaasiballooniks). Samuti on seda tahket oksiidi, mida nimetatakse kuivjääks, vajatakse külmutusagensina kaubanduses, teadusuuringutes ja mõnede seadmete parandamisel.

  

  Järeldus

  Nii on süsinikdioksiid inimesele kasulik. Ja mitte ainult tööstuses, sellel on ka oluline bioloogiline roll: ilma selleta ei saa toimuda gaasivahetus, veresoonte toonuse reguleerimine, fotosüntees ja paljud muud looduslikud protsessid. Kuid selle liig või puudus õhus mõnda aega võib negatiivselt mõjutada kõigi elusorganismide füüsilist seisundit.

  MÄÄRATLUS

  Süsinikdioksiid(süsinikdioksiid, süsihappeanhüdriid, süsinikdioksiid) – süsinikoksiid (IV).

  Valem – CO2. Molaarmass – 44 g/mol.

  Süsinikdioksiidi keemilised omadused

  Süsinikdioksiid kuulub happeliste oksiidide klassi, s.o. Veega suheldes moodustab see happe, mida nimetatakse süsihappeks. Süsinikhape on keemiliselt ebastabiilne ja laguneb tekkimise hetkel koheselt oma komponentideks, s.t. Süsinikdioksiidi ja vee vaheline reaktsioon on pöörduv:

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

  Kuumutamisel laguneb süsinikdioksiid süsinikmonooksiidiks ja hapnikuks:

  2CO 2 = 2CO + O 2.

  Nagu kõiki happelisi oksiide, iseloomustavad süsinikdioksiidi vastastikmõjud aluseliste oksiidide (moodustunud ainult aktiivsete metallide) ja alustega:

  CaO + CO 2 = CaCO 3;

  Al2O3 + 3CO2 = Al2(CO3)3;

  CO 2 + NaOH (lahjendatud) = NaHC03;

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

  Süsinikdioksiid ei toeta põlemist, selles põlevad ainult aktiivsed metallid:

  CO2 + 2Mg = C + 2MgO (t);

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

  Süsinikdioksiid reageerib lihtsate ainetega nagu vesinik ja süsinik:

  CO2 + 4H2 = CH4 + 2H20 (t, kat = Cu20);

  CO 2 + C = 2CO (t).

  Kui süsinikdioksiid reageerib aktiivsete metallide peroksiididega, tekivad karbonaadid ja eraldub hapnik:

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

  Kvalitatiivne reaktsioon süsihappegaasile on selle interaktsiooni reaktsioon lubjaveega (piimaga), s.o. kaltsiumhüdroksiidiga, milles moodustub valge sade - kaltsiumkarbonaat:

  CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

  Süsinikdioksiidi füüsikalised omadused

  Süsinikdioksiid on värvi ja lõhnata gaasiline aine. Õhust raskem. Termiliselt stabiilne. Kokkusurumisel ja jahutamisel muutub see kergesti vedelaks ja tahkeks olekuks. Süsinikdioksiidi tahkes agregaadis nimetatakse "kuivaks jääks" ja see sublimeerub kergesti toatemperatuuril. Süsinikdioksiid lahustub vees halvasti ja reageerib sellega osaliselt. Tihedus – 1,977 g/l.

  Süsinikdioksiidi tootmine ja kasutamine

  Süsinikdioksiidi tootmiseks on olemas tööstuslikud ja laboratoorsed meetodid. Seega saadakse seda tööstuses lubjakivi põletamisel (1) ja laboris tugevate hapete toimel süsihappesooladele (2):

  CaCO3 = CaO + CO2 (t) (1);

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

  Süsinikdioksiidi kasutatakse toiduainetööstuses (karboniseeriv limonaad), keemiatööstuses (temperatuuri reguleerimine sünteetiliste kiudude tootmisel), metallurgias (keskkonnakaitse, nt pruuni gaasi sadestamine) ja muudes tööstusharudes.

  Näited probleemide lahendamisest

  NÄIDE 1

  Harjutus	Kui suur hulk süsinikdioksiidi eraldub 200 g 10% lämmastikhappe lahuse toimel 90 g kaltsiumkarbonaadi kohta, mis sisaldab 8% happes lahustumatuid lisandeid?
  Lahendus	Lämmastikhappe ja kaltsiumkarbonaadi molaarmassid, mis on arvutatud D.I. keemiliste elementide tabeli abil. Mendelejev - vastavalt 63 ja 100 g/mol. Kirjutame lubjakivi lahustumise võrrandi lämmastikhappes: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100% - ω segu = 100% - 8% = 92% = 0,92. Siis on puhta kaltsiumkarbonaadi mass: m(CaCO 3) cl = m lubjakivi × ω(CaCO 3) cl / 100%; m(CaCO3)cl = 90 × 92/100% = 82,8 g. Kaltsiumkarbonaadi aine kogus on võrdne: n(CaCO3) = m(CaCO3)cl/M(CaCO3); n(CaCO3) = 82,8/100 = 0,83 mol. Lämmastikhappe mass lahuses on võrdne: m(HNO 3) = m(HNO 3) lahus × ω(HNO 3) / 100%; m(HNO3) = 200 × 10 / 100% = 20 g. Kaltsiumi lämmastikhappe kogus on võrdne: n(HNO3) = m(HNO3)/M(HNO3); n(HNO3) = 20/63 = 0,32 mol. Võrreldes reageerinud ainete koguseid, teeme kindlaks, et lämmastikhapet napib, seetõttu tehakse edasised arvutused lämmastikhappe abil. Vastavalt reaktsioonivõrrandile n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1, seega n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0,16 mol. Siis on süsinikdioksiidi maht võrdne: V(CO2) = n(CO2) × V m; V(CO 2) = 0,16 × 22,4 = 3,58 g.
  Vastus	Süsinikdioksiidi maht on 3,58 g.