Karbondioksid. Fysiske egenskaper CO2 Karbondioksid fysiske egenskaper

Karbondioksid

En integrert del av atmosfæren, hovedråstoffet for prosessen med fotosyntese av grønne planter, et produkt av den vitale aktiviteten til levende organismer.

I følge den systematiske internasjonale nomenklaturen (IUPAC) heter stoffet med formelen CO2 karbonmonoksid (IV). Trivielt (vanlige navn) - karbondioksid eller karbondioksid, karbonsyreanhydrid (saltdannende oksid med sure egenskaper).

Formel for karbondioksid

Karbondioksidmolekylet er dannet av to oksygenatomer og et karbonatom. Strukturformel – O=C=O. Valensen til karbon er 4. Oksydasjonstilstanden er (+4). Bindingstype: polar kovalent.

Produserer karbondioksid

Naturlige kilder til karbondioksid

Karbondioksid dannes under langsom oksidasjon under prosessene med respirasjon, gjæring og forfall av organiske stoffer. Frigjøres under nedbrytning av naturlige karbonater, brennstoffforbrenning og dannelse av røykgasser. Inneholdt i luften og mineralfjærer.

Menneskekroppen slipper ut 1 kg CO 2 per dag. Luften inneholder 0,03 % karbondioksid.

Laboratoriemetoder for å oppnå

I laboratoriet kan gass oppnås ved å reagere saltsyre med kritt, marmor og brus. Gass samles opp ved hjelp av luftfortrengningsmetoden.

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

NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 O + CO 2.

Industrielle produksjonsmetoder

Kalksteinsbrenning: CaCO 3 → CaO + CO 2.
Som et biprodukt av luftseparasjon ved produksjon av oksygen, nitrogen, argon.

Egenskaper til karbondioksid

Fysiske egenskaper

Stoffet er ikke-giftig, ikke brennbart.

Et stoff i fast aggregeringstilstand kalles "tørris".

En høy konsentrasjon av karbondioksid kan bestemmes organoleptisk - i munnen vises en sur smak på tungen. Høye nivåer er farlige for kroppen - det forårsaker kvelning.

Kjemiske egenskaper

Kvalitativ reaksjon: Når karbondioksid reagerer med kalkmelk (kalsiumhydroksid), dannes kalsiumkarbonat - et hvitt bunnfall.

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

CO 2 som et surt oksid, reagerer med vann med dannelse av karbonsyre. Denne syren er en ustabil forbindelse og brytes lett ned til karbondioksid og vann. Reaksjonstype – sammensatt reaksjon, reversibel.

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Ved oppvarming spaltes det til karbonmonoksid (II) og vann: 2CO2 = 2CO + O2.

Samhandler med basiske oksider, med dannelse av salter:

CaO + CO2 = CaCO3; Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3.

Reaksjonstype– sammensatt reaksjon.

Samhandler med alkalier, med dannelse av sure og medium salter:

CO 2 + NaOH = NaHC03;

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

Middels salt dannes når det er overskudd av alkali. Et syresalt dannes når forholdet mellom mengdene oksid og alkalistoffer er 1:1.

Ved temperatur reagerer den med aktive metaller:

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO

Karbondioksid viser hovedsakelig reduserende egenskaper, men når det interagerer med aktive metaller er det et oksidasjonsmiddel.

Går inn i reaksjoner med enkle stoffer:

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (reaksjonsbetingelser - høy temperatur, katalysator Cu 2 O).

Påføring av karbondioksid

I Mat industri:

brukes i produksjon av mineralvann og kullsyreholdige drikker;
som tilsetningsstoff (E290), øker holdbarheten til produktene;
som hevemiddel gir det letthet og luftighet til konfektprodukter;
som kjølemiddel;
for å fjerne koffein fra kaffe.

I flymodellering brukes den som en energikilde for motorer; brukt i pneumatiske våpen; som påfylling for karbondioksid brannslukningsapparater. Brukes som beskyttelsesmedium under sveising.

Karbondioksid brukes også i medisin - det brukes til kryoablasjon av svulster og fungerer som en stimulator for dyp pusting.

I den kjemiske industrien brukes gass til syntese av kjemikalier, produksjon av karbonsyresalter, tørke- og renseprosesser av polymerer, fibre av vegetabilsk og animalsk opprinnelse. Brukes til behandling av avløpsvann, øker ledningsevnen til ultrarent vann.

Eksempler på problemløsning

Oppgave 1

Finn massefraksjonen av karbon i karbondioksid.

Løsning

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

Svar: massefraksjonen av karbon i karbondioksid er 27 %.

Oppgave 2

Beregn volumet av karbondioksid som frigjøres under samspillet mellom saltsyre og marmor som veier 100 g.

Løsning

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

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

x(CO 2) = 300x22,4/100 = 67,2 (l).

Svar: Volumet av karbondioksid er 67,2 liter.

Encyklopedisk YouTube

1 / 5

Karbon(IV)monoksid støtter ikke forbrenning. Bare noen aktive metaller brenner i den::

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

Interaksjon med aktivt metalloksid:

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

Når det oppløses i vann, danner det karbonsyre:

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

Reagerer med alkalier og danner karbonater og bikarbonater:

C a (O H) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (Ca(OH)_(2)+CO_(2)\høyrepil CaCO_(3)\nedover +H_( 2)O)))(kvalitativ reaksjon på karbondioksid) K O H + C O 2 → K H C O 3 (\displaystyle (\mathsf (KOH+CO_(2)\høyrepil KHCO_(3))))

Biologisk

Menneskekroppen slipper ut omtrent 1 kg karbondioksid per dag.

Dette karbondioksidet transporteres fra vevene, hvor det dannes som et av stoffskiftets sluttprodukter, gjennom venesystemet og skilles deretter ut i utåndingsluften gjennom lungene. Dermed er innholdet av karbondioksid i blodet høyt i venesystemet, og synker i lungenes kapillære nettverk, og er lavt i arterielt blod. Karbondioksidinnholdet i en blodprøve uttrykkes ofte i form av partialtrykk, det vil si trykket som en gitt mengde karbondioksid inneholdt i en blodprøve ville ha hvis den alene okkuperte hele volumet av blodprøven.

Karbondioksid (CO2) transporteres i blodet på tre forskjellige måter (den nøyaktige andelen av hver av disse tre transportmetodene avhenger av om blodet er arterielt eller venøst).

Hemoglobin, det viktigste oksygentransporterende proteinet i røde blodceller, er i stand til å transportere både oksygen og karbondioksid. Imidlertid binder karbondioksid seg til hemoglobin på et annet sted enn oksygen. Det binder seg til de N-terminale endene av globinkjeder, i stedet for til hem. Men på grunn av allosteriske effekter, som fører til en endring i konfigurasjonen av hemoglobinmolekylet ved binding, reduserer bindingen av karbondioksid oksygenets evne til å binde seg til det, ved et gitt partialtrykk av oksygen, og omvendt - binding av oksygen til hemoglobin reduserer karbondioksids evne til å binde seg til det, ved et gitt partialtrykk av karbondioksid. I tillegg avhenger evnen til hemoglobin til fortrinnsvis å binde med oksygen eller karbondioksid også av pH i miljøet. Disse egenskapene er svært viktige for vellykket opptak og transport av oksygen fra lungene inn i vevene og dens vellykkede frigjøring til vevene, samt for vellykket opptak og transport av karbondioksid fra vevene inn i lungene og frigjøring der.

Karbondioksid er en av de viktigste mediatorene for autoregulering av blodstrømmen. Det er en kraftig vasodilator. Følgelig, hvis nivået av karbondioksid i vev eller blod øker (for eksempel på grunn av intens metabolisme - forårsaket av for eksempel trening, betennelse, vevsskade eller på grunn av blokkering av blodstrømmen, veviskemi), utvider kapillærene seg. , noe som fører til økt blodstrøm og følgelig øke tilførselen av oksygen til vevene og transporten av akkumulert karbondioksid fra vevene. I tillegg har karbondioksid i visse konsentrasjoner (økt, men ennå ikke nådd toksiske verdier) en positiv inotrop og kronotrop effekt på myokard og øker følsomheten for adrenalin, noe som fører til en økning i styrken og frekvensen av hjertesammentrekninger, hjerte produksjon og, som en konsekvens, hjerneslag og minuttblodvolum. Dette bidrar også til å korrigere vevshypoksi og hyperkapni (økte karbondioksidnivåer).

Bikarbonationer er svært viktige for å regulere blodets pH og opprettholde normal syre-basebalanse. Respirasjonsfrekvensen påvirker karbondioksidinnholdet i blodet. Svak eller langsom pust forårsaker respiratorisk acidose, mens rask og for dyp pusting fører til hyperventilering og utvikling av respiratorisk alkalose.

I tillegg er karbondioksid også viktig for å regulere respirasjonen. Selv om kroppen vår krever oksygen for metabolisme, stimulerer lave oksygennivåer i blodet eller vevet vanligvis ikke pusten (eller rettere sagt, den stimulerende effekten av lavt oksygen på pusten er for svak og "slår på" sent, ved svært lave nivåer av oksygen i blodet, hvor en person ofte allerede mister bevisstheten). Normalt stimuleres pusten av en økning i nivået av karbondioksid i blodet. Respirasjonssenteret er mye mer følsomt for økte nivåer av karbondioksid enn for mangel på oksygen. Som en konsekvens kan puste svært tynn luft (med lavt partialtrykk av oksygen) eller en gassblanding som ikke inneholder oksygen i det hele tatt (for eksempel 100 % nitrogen eller 100 % lystgass) raskt føre til tap av bevissthet uten å forårsake en følelse av mangel på luft (fordi nivået av karbondioksid ikke øker i blodet, fordi ingenting hindrer dets utånding). Dette er spesielt farlig for piloter av militære fly som flyr i store høyder (i tilfelle en nødtrykksavlastning av kabinen, kan piloter raskt miste bevisstheten). Denne funksjonen til pustereguleringssystemet er også grunnen til at flyvertinnene på fly instruerer passasjerer i tilfelle trykkavlastning av flykabinen, først av alt, om å ta på seg en oksygenmaske selv, før de prøver å hjelpe noen andre - ved å gjøre dette , risikerer hjelperen raskt å miste bevisstheten selv, og til og med uten å føle ubehag eller behov for oksygen til siste øyeblikk.

Det menneskelige respirasjonssenteret prøver å opprettholde partialtrykket av karbondioksid i arterielt blod ikke høyere enn 40 mmHg. Ved bevisst hyperventilering kan innholdet av karbondioksid i arterielt blod reduseres til 10-20 mmHg, mens oksygeninnholdet i blodet vil forbli tilnærmet uendret eller øke litt, og behovet for å ta en ny pust vil avta som følge av en reduksjon. i den stimulerende effekten av karbondioksid på aktiviteten til respirasjonssenteret. Dette er grunnen til at det etter en periode med bevisst hyperventilering er lettere å holde pusten lenge enn uten tidligere hyperventilering. Denne bevisste hyperventileringen etterfulgt av å holde pusten kan føre til tap av bevissthet før personen føler behov for å puste. I et trygt miljø truer ikke et slikt tap av bevissthet noe spesielt (etter å ha mistet bevisstheten, vil en person miste kontrollen over seg selv, slutte å holde pusten og trekke pusten, puste, og med det vil oksygentilførselen til hjernen bli gjenopprettet, og så vil bevisstheten bli gjenopprettet). Men i andre situasjoner, som før dykking, kan dette være farlig (tap av bevissthet og behov for å puste vil oppstå på dybden, og uten bevisst kontroll vil vann komme inn i luftveiene, noe som kan føre til drukning). Dette er grunnen til at hyperventilering før dykking er farlig og ikke anbefalt.

Kvittering

I industrielle mengder frigjøres karbondioksid fra røykgasser, eller som et biprodukt av kjemiske prosesser, for eksempel ved nedbrytning av naturlige karbonater (kalkstein, dolomitt) eller under produksjon av alkohol (alkoholgjæring). Blandingen av de resulterende gassene vaskes med en løsning av kaliumkarbonat, som absorberer karbondioksid og blir til bikarbonat. En løsning av bikarbonat brytes ned ved oppvarming eller under redusert trykk, og frigjør karbondioksid. I moderne installasjoner for produksjon av karbondioksid, i stedet for bikarbonat, brukes oftere en vandig løsning av monoetanolamin, som under visse forhold er i stand til å absorbere CO₂ inneholdt i røykgassen og frigjøre den ved oppvarming; Dette skiller det ferdige produktet fra andre stoffer.

Karbondioksid produseres også i luftseparasjonsanlegg som et biprodukt ved å produsere rent oksygen, nitrogen og argon.

I laboratoriet oppnås små mengder ved å omsette karbonater og bikarbonater med syrer, som marmor, kritt eller brus med saltsyre, ved hjelp av for eksempel et Kipp-apparat. Bruk av reaksjonen av svovelsyre med kritt eller marmor resulterer i dannelsen av lett løselig kalsiumsulfat, som forstyrrer reaksjonen, og som fjernes av et betydelig overskudd av syre.

For å tilberede drinker kan reaksjonen av natron med sitronsyre eller sur sitronsaft brukes. Det var i denne formen de første kullsyreholdige drikkene dukket opp. Farmasøyter var engasjert i deres produksjon og salg.

applikasjon

I næringsmiddelindustrien brukes karbondioksid som konserveringsmiddel og hevemiddel og er angitt på emballasjen med koden E290.

Anordningen for tilførsel av karbondioksid til akvariet kan inkludere et gassreservoar. Den enkleste og vanligste metoden for å produsere karbondioksid er basert på designet for å lage den alkoholholdige drikken mos. Under gjæring kan karbondioksidet som frigjøres godt gi næring til akvarieplanter

Karbondioksid brukes til å karbonisere limonade og sprudlende vann. Karbondioksid brukes også som beskyttelsesmedium ved trådsveising, men ved høye temperaturer brytes det ned og frigjør oksygen. Det frigjorte oksygenet oksiderer metallet. I denne forbindelse er det nødvendig å innføre deoksidasjonsmidler som mangan og silisium i sveisetråden. En annen konsekvens av påvirkning av oksygen, også forbundet med oksidasjon, er en kraftig nedgang i overflatespenningen, som blant annet fører til mer intens metallsprut enn ved sveising i et inert miljø.

Lagring av karbondioksid i en stålsylinder i flytende tilstand er mer lønnsomt enn i form av gass. Karbondioksid har en relativt lav kritisk temperatur på +31°C. Omtrent 30 kg flytende karbondioksid helles i en standard 40-liters sylinder, og ved romtemperatur vil det være en væskefase i sylinderen, og trykket vil være omtrent 6 MPa (60 kgf/cm²). Hvis temperaturen er over +31°C, vil karbondioksid gå inn i en superkritisk tilstand med et trykk over 7,36 MPa. Standard driftstrykk for en vanlig 40-liters sylinder er 15 MPa (150 kgf/cm²), men den må trygt tåle trykk 1,5 ganger høyere, det vil si 22,5 MPa, så arbeid med slike sylindere kan betraktes som ganske trygt.

Fast karbondioksid - "tørris" - brukes som kjølemiddel i laboratorieforskning, i detaljhandelen, under utstyrsreparasjoner (for eksempel: kjøling av en av de sammenkoblede delene under en press-fit), etc. Karbondioksid brukes til å gjøre flytende karbondioksid og produsere tørris

Registreringsmetoder

Måling av partialtrykket av karbondioksid er nødvendig i teknologiske prosesser, i medisinske applikasjoner - analyse av luftveisblandinger under kunstig ventilasjon og i lukkede livsstøttesystemer. Analyse av CO 2 -konsentrasjon i atmosfæren brukes til miljø- og vitenskapelig forskning, for å studere drivhuseffekten. Karbondioksid registreres ved hjelp av gassanalysatorer basert på prinsippet om infrarød spektroskopi og andre gassmålesystemer. En medisinsk gassanalysator for å registrere karbondioksidinnholdet i utåndet luft kalles en kapnograf. For å måle lave konsentrasjoner av CO 2 (samt) i prosessgasser eller i atmosfærisk luft, kan en gasskromatografisk metode med metanator og registrering på en flammeioniseringsdetektor brukes.

Karbondioksid i naturen

Årlige svingninger i konsentrasjonen av atmosfærisk karbondioksid på planeten bestemmes hovedsakelig av vegetasjonen på de midtre breddegradene (40-70°) på den nordlige halvkule.

En stor mengde karbondioksid er oppløst i havet.

Karbondioksid utgjør en betydelig del av atmosfæren til noen planeter i solsystemet: Venus, Mars.

Giftighet

Karbondioksid er ikke giftig, men på grunn av effekten av dets økte konsentrasjoner i luften på luftpustende levende organismer, er det klassifisert som en kvelende gass (Engelsk) russisk. Små økninger i konsentrasjon opp til 2-4 % innendørs fører til døsighet og svakhet hos mennesker. Farlige konsentrasjoner regnes som nivåer på ca. 7-10 %, ved hvilke kvelning utvikler seg, som viser seg i hodepine, svimmelhet, hørselstap og bevissthetstap (symptomer som ligner på høydesyke), avhengig av konsentrasjonen, over en periode på flere minutter opptil en time. Hvis luft med høye konsentrasjoner av gass inhaleres, inntreffer døden svært raskt ved kvelning.

Selv om faktisk ikke en konsentrasjon på 5-7% CO 2 er dødelig, begynner folk allerede ved en konsentrasjon på 0,1% (dette nivået av karbondioksid observeres i luften av megabyer) å føle seg svake og døsige. Dette viser at selv ved høye oksygennivåer har høy konsentrasjon av CO 2 en sterk effekt på trivselen.

Innånding av luft med økt konsentrasjon av denne gassen fører ikke til langsiktige helseproblemer, og etter å ha fjernet offeret fra den forurensede atmosfæren, oppstår fullstendig gjenoppretting av helse raskt.

Karbondioksid (karbondioksid), også kalt karbondioksid, er den viktigste komponenten i kullsyreholdige drikker. Det bestemmer smaken og den biologiske stabiliteten til drinker, gir dem glitrende og forfriskende egenskaper.

Kjemiske egenskaper. Kjemisk er karbondioksid inert. Dannet med frigjøring av en stor mengde varme, er det, som et produkt av fullstendig oksidasjon av karbon, veldig stabilt. Kskjer bare ved høye temperaturer. Så, for eksempel, i samspill med kalium ved 230 ° C, reduseres karbondioksid til oksalsyre:

Ved å gå inn i en kjemisk interaksjon med vann, danner gassen, i en mengde på ikke mer enn 1 % av innholdet i løsningen, karbonsyre, som dissosieres til H +, HCO 3 -, CO 2 3- ioner. I en vandig løsning går karbondioksid lett inn i kjemiske reaksjoner, og danner ulike karbondioksidsalter. Derfor er en vandig løsning av karbondioksid svært aggressiv mot metaller og har også en ødeleggende effekt på betong.

Fysiske egenskaper. For å karbonisere drikker brukes karbondioksid, brakt til flytende tilstand ved komprimering til høyt trykk. Avhengig av temperatur og trykk kan karbondioksid også være i gassform eller fast tilstand. Temperaturen og trykket som tilsvarer denne aggregeringstilstanden er vist i faselikevektsdiagrammet (fig. 13).

Ved en temperatur på minus 56,6 ° C og et trykk på 0,52 Mn/m 2 (5,28 kg/cm 2), tilsvarende trippelpunktet, kan karbondioksid samtidig være i gassformig, flytende og fast tilstand. Ved høyere temperaturer og trykk er karbondioksid i flytende og gassformig tilstand; ved temperaturer og trykk under disse verdiene, går gassen, direkte forbi væskefasen, over i gassform (sublimerer). Ved temperaturer over den kritiske temperaturen på 31,5°C kan ingen trykk holde karbondioksid i flytende form.

I gassform er karbondioksid fargeløs, luktfri og har en mild sur smak. Ved en temperatur på 0°C og atmosfærisk trykk er tettheten av karbondioksid 1,9769 kg/f 3 ; den er 1.529 ganger tyngre enn luft. Ved 0°C og atmosfærisk trykk opptar 1 kg gass et volum på 506 liter. Forholdet mellom volum, temperatur og trykk av karbondioksid uttrykkes ved ligningen:

hvor V er volumet av 1 kg gass i m 3 /kg; T - gasstemperatur i ° K; P - gasstrykk i N/m 2; R - gasskonstant; A er en tilleggsverdi som tar hensyn til avviket fra tilstandsligningen til en ideell gass;

Flytende karbondioksid- en fargeløs, gjennomsiktig, lett bevegelig væske, som ligner alkohol eller eter i utseende. Væskens tetthet ved 0°C er 0,947. Ved en temperatur på 20°C lagres den flytende gassen under et trykk på 6,37 Mn/m2 (65 kg/cm2) i stålsylindere. Når væsken strømmer fritt fra sylinderen, fordamper den og absorberer en stor mengde varme. Når temperaturen synker til minus 78,5° C, fryser en del av væsken og blir til såkalt tørris. Tørris er nær kritt i hardhet og har en matt hvit farge. Tørris fordamper langsommere enn væske, og den blir umiddelbart til en gassform.

Ved en temperatur på minus 78,9 ° C og et trykk på 1 kg/cm 2 (9,8 MN/m 2), er sublimeringsvarmen til tørris 136,89 kcal/kg (573,57 kJ/kg).

Du vet allerede at når du puster ut, kommer karbondioksid ut av lungene dine. Men hva vet du om dette stoffet? Sannsynligvis litt. I dag skal jeg svare på alle spørsmålene dine angående karbondioksid.

Definisjon

Dette stoffet er under normale forhold en fargeløs gass. I mange kilder kan det kalles annerledes: karbonmonoksid (IV), og karbonanhydrid, og karbondioksid og karbondioksid.

Egenskaper

Karbondioksid (formel CO 2) er en fargeløs gass, har en sur lukt og smak, og er løselig i vann. Hvis den avkjøles riktig, danner den en snølignende masse kalt tørris (bildet nedenfor), som sublimeres ved en temperatur på -78 o C.

Det er et av produktene fra forfall eller forbrenning av organisk materiale. Det oppløses i vann bare ved en temperatur på 15 o C og bare hvis forholdet vann:karbondioksid er 1:1. Tettheten av karbondioksid kan variere, men under standardforhold er den lik 1,976 kg/m3. Dette er hvis det er i gassform, og i andre tilstander (væske/gassformig) vil tetthetsverdiene også være forskjellige. Dette stoffet er et surt oksid; å legge det til vann produserer karbonsyre. Hvis du kombinerer karbondioksid med noe alkali, resulterer den påfølgende reaksjonen i dannelsen av karbonater og bikarbonater. Dette oksidet kan ikke støtte forbrenning, med noen unntak. Dette er reaktive metaller, og i denne typen reaksjoner tar de oksygen fra det.

Kvittering

Karbondioksid og enkelte andre gasser frigjøres i store mengder når alkohol produseres eller naturlige karbonater brytes ned. De resulterende gassene vaskes deretter med oppløst kaliumkarbonat. Dette etterfølges av deres absorpsjon av karbondioksid, produktet av denne reaksjonen er bikarbonat, ved oppvarming av løsningen som det ønskede oksidet er oppnådd.

Men nå er det vellykket erstattet av etanolamin oppløst i vann, som absorberer karbonmonoksid som finnes i røykgassen og frigjør det når det varmes opp. Denne gassen er også et biprodukt av de reaksjonene som produserer rent nitrogen, oksygen og argon. I laboratoriet produseres det noe karbondioksid når karbonater og bikarbonater reagerer med syrer. Det dannes også når natron og sitronsaft eller samme natriumbikarbonat og eddik reagerer (bilde).

applikasjon

Næringsmiddelindustrien kan ikke klare seg uten bruk av karbondioksid, der det er kjent som et konserverings- og hevemiddel, kode E290. Ethvert brannslukningsapparat inneholder det i flytende form.

Også fireverdig karbonoksid, som frigjøres under gjæringsprosessen, fungerer som et godt fôr for akvarieplanter. Den finnes også i den velkjente brusen, som mange ofte kjøper i matbutikken. Trådsveising skjer i et karbondioksidmiljø, men hvis temperaturen i denne prosessen er veldig høy, er den ledsaget av dissosiasjonen av karbondioksid, som frigjør oksygen, som oksiderer metallet. Da kan ikke sveising gjøres uten deoksidasjonsmidler (mangan eller silisium). Karbondioksid brukes til å blåse opp sykkelhjul; det er også til stede i boksene til luftpistoler (denne typen kalles en gassylinder). Dessuten er dette oksydet i fast tilstand, kalt tørris, nødvendig som kjølemiddel i handel, vitenskapelig forskning og ved reparasjon av noe utstyr.

Konklusjon

Dette er hvor gunstig karbondioksid er for mennesker. Og ikke bare i industrien, spiller den også en viktig biologisk rolle: uten den kan gassutveksling, regulering av vaskulær tone, fotosyntese og mange andre naturlige prosesser ikke oppstå. Men dets overskudd eller mangel i luften i noen tid kan påvirke den fysiske tilstanden til alle levende organismer negativt.

DEFINISJON

Karbondioksid(karbondioksid, karbonsyreanhydrid, karbondioksid) – karbonmonoksid (IV).

Formel – CO 2. Molar masse – 44 g/mol.

Kjemiske egenskaper av karbondioksid

Karbondioksid tilhører klassen sure oksider, dvs. Når det samhandler med vann, danner det en syre som kalles karbonsyre. Karbonsyre er kjemisk ustabil og i dannelsesøyeblikket brytes den umiddelbart ned til komponentene, dvs. Reaksjonen mellom karbondioksid og vann er reversibel:

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

Ved oppvarming brytes karbondioksid ned til karbonmonoksid og oksygen:

2CO 2 = 2CO + O 2.

Som alle sure oksider er karbondioksid preget av reaksjoner av interaksjon med basiske oksider (bare dannet av aktive metaller) og baser:

CaO + CO2 = CaCO3;

Al 2 O 3 + 3 CO 2 = Al 2 (CO 3) 3;

CO 2 + NaOH (fortynnet) = NaHC03;

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

Karbondioksid støtter ikke forbrenning; bare aktive metaller brenner i det:

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

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

Karbondioksid reagerer med enkle stoffer som hydrogen og karbon:

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

CO 2 + C = 2CO (t).

Når karbondioksid reagerer med peroksider av aktive metaller, dannes karbonater og oksygen frigjøres:

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

En kvalitativ reaksjon på karbondioksid er reaksjonen av dets interaksjon med kalkvann (melk), dvs. med kalsiumhydroksid, der det dannes et hvitt bunnfall - kalsiumkarbonat:

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

Fysiske egenskaper til karbondioksid

Karbondioksid er et gassformig stoff uten farge eller lukt. Tyngre enn luft. Termisk stabil. Når den komprimeres og avkjøles, forvandles den lett til flytende og fast tilstand. Karbondioksid i fast aggregert tilstand kalles "tørris" og sublimerer lett ved romtemperatur. Karbondioksid er dårlig løselig i vann og reagerer delvis med det. Tetthet – 1,977 g/l.

Produksjon og bruk av karbondioksid

Det finnes industrielle og laboratoriemetoder for å produsere karbondioksid. Således oppnås det i industrien ved å brenne kalkstein (1), og i laboratoriet ved påvirkning av sterke syrer på karbonsyresalter (2):

CaC03 = CaO + CO2 (t) (1);

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

Karbondioksid brukes i maten (kullsyreholdig limonade), kjemisk (temperaturkontroll ved produksjon av syntetiske fibre), metallurgisk (miljøvern, som brungassutfelling) og annen industri.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

Trening

Hvilket volum karbondioksid frigjøres ved virkningen av 200 g av en 10 % løsning av salpetersyre per 90 g kalsiumkarbonat som inneholder 8 % urenheter som er uløselige i syre?

Løsning

Molare masser av salpetersyre og kalsiumkarbonat, beregnet ved hjelp av tabellen over kjemiske elementer av D.I. Mendeleev - henholdsvis 63 og 100 g/mol.

La oss skrive ligningen for oppløsningen av kalkstein i salpetersyre:

CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O.

ω(CaCO 3) cl = 100 % - ω blanding = 100 % - 8 % = 92 % = 0,92.

Deretter er massen av rent kalsiumkarbonat:

m(CaCO 3) cl = m kalkstein × ω(CaCO 3) cl / 100 %;

m(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100 % = 82,8 g.

Mengden kalsiumkarbonat er lik:

n(CaCO 3) = m(CaCO 3) cl / M(CaCO 3);

n(CaCO 3) = 82,8 / 100 = 0,83 mol.

Massen av salpetersyre i løsning vil være lik:

m(HNO 3) = m(HNO 3) løsning x ω(HNO 3) / 100%;

m(HNO 3) = 200 × 10 / 100 % = 20 g.

Mengden kalsiumsalpetersyre er lik:

n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3);

n(HNO3) = 20/63 = 0,32 mol.

Ved å sammenligne mengdene av stoffer som reagerte, fastslår vi at salpetersyre er mangelvare, derfor gjøres ytterligere beregninger med salpetersyre. I følge reaksjonsligningen n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1, derfor n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0,16 mol. Deretter vil volumet av karbondioksid være lik:

V(CO 2) = n(CO 2) × V m;

V(CO 2) = 0,16 × 22,4 = 3,58 g.

Svar

Volumet av karbondioksid er 3,58 g.