Karbondioksitin kimyasal ve fiziksel özellikleri. Karbondioksit: özellikleri, üretimi, uygulaması

Karbondioksit (karbondioksit), Karbondioksit olarak da adlandırılan gazlı içeceklerin en önemli bileşenidir. İçeceklerin tadını ve biyolojik stabilitesini belirler, onlara köpüklü ve ferahlatıcı özellikler kazandırır.

Kimyasal özellikler. Kimyasal olarak karbondioksit etkisizdir. Salgı ile oluşan büyük miktarısı, karbonun tamamen oksidasyonunun bir ürünü olarak çok dayanıklıdır. Karbondioksit indirgeme reaksiyonları yalnızca yüksek sıcaklıklarda meydana gelir. Örneğin, 230°C'de potasyum ile etkileşime giren karbondioksit oksalik asite indirgenir:

Giriliyor Kimyasal reaksiyon su ile gaz, çözeltideki içeriğinin% 1'inden fazla olmayan bir miktarda, H +, HCO3 -, CO2 3- iyonlarına ayrışan karbonik asit oluşturur. Sulu bir çözeltide karbondioksit kolayca kimyasal reaksiyonlara girerek çeşitli karbondioksit tuzları oluşturur. Bu nedenle, sulu bir karbondioksit çözeltisi metallere karşı oldukça agresiftir ve aynı zamanda beton üzerinde de yıkıcı bir etkiye sahiptir.

Fiziki ozellikleri.İçecekleri karbonatlamak için, sıkıştırılarak sıvı hale getirilen karbondioksit kullanılır. yüksek basınç. Sıcaklık ve basınca bağlı olarak karbondioksit gaz veya katı halde de olabilir. Buna karşılık gelen sıcaklık ve basınç toplama durumu, faz denge diyagramında gösterilmiştir (Şekil 13).

Eksi 56,6 ° C sıcaklıkta ve üçlü noktaya karşılık gelen 0,52 Mn/m2 (5,28 kg/cm2) basınçta, karbondioksit aynı anda gaz, sıvı ve katı halde olabilir. Devamı yüksek sıcaklıklar ve basınç, karbondioksit sıvı ve gaz halindedir; bu değerlerin altındaki sıcaklık ve basınçlarda gaz, sıvı fazı doğrudan atlayarak gaz haline geçer (süblimleşir). Kritik sıcaklık olan 31,5°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda, hiçbir basınç karbondioksiti sıvı halde tutamaz.

Gaz halindeki karbondioksit renksiz, kokusuz ve hafif ekşi bir tada sahiptir. 0°C sıcaklıkta ve atmosferik basınçta karbondioksitin yoğunluğu 1,9769 kg/f3'tür; havadan 1,529 kat daha ağırdır. 0°C'de ve atmosferik basınçta 1 kg gaz 506 litre hacim kaplar. Karbondioksitin hacmi, sıcaklığı ve basıncı arasındaki ilişki aşağıdaki denklemle ifade edilir:

burada V, m3/kg cinsinden 1 kg gazın hacmidir; T - ° K cinsinden gaz sıcaklığı; P - N/m2 cinsinden gaz basıncı; R - gaz sabiti; A, ideal bir gazın durum denkleminden sapmayı hesaba katan ek bir değerdir;

Sıvılaştırılmış karbondioksit- renksiz, şeffaf, kolayca hareket edebilen sıvı, benzer dış görünüş alkol veya eter. Sıvının 0°C'deki yoğunluğu 0,947'dir. 20°C sıcaklıkta sıvılaştırılmış gaz, çelik silindirlerde 6,37 Mn/m2 (65 kg/cm2) basınç altında depolanır. Sıvı silindirden serbestçe aktığında buharlaşarak büyük miktarda ısı emer. Sıcaklık eksi 78,5°C'ye düştüğünde sıvının bir kısmı donarak kuru buza dönüşür. Kuru buzun sertliği tebeşire yakındır ve mat beyaz renktedir. Kuru buz, sıvıya göre daha yavaş buharlaşır ve hemen gaz haline dönüşür.

Eksi 78,9 ° C sıcaklıkta ve 1 kg/cm2 (9,8 MN/m2) basınçta, kuru buzun süblimleşme ısısı 136,89 kcal/kg'dır (573,57 kJ/kg).

Soda, volkan, Venüs, buzdolabı - bunların ortak noktaları nelerdir? Karbon dioksit. En çok sizin için topladık ilginç bilgi Dünyadaki en önemli kimyasal bileşiklerden biri hakkında.

Karbondioksit nedir

Karbondioksit esas olarak gaz halinde bilinir; basit karbondioksit olarak kimyasal formül CO2. Bu formda normal koşullar altında - atmosferik basınçta ve "normal" sıcaklıklarda bulunur. Ama ne zaman yüksek tansiyon 5.850 kPa'nın üzerinde (bu örneğin derin deniz yaklaşık 600 m), bu gaz sıvıya dönüşür. Güçlü bir şekilde soğutulduğunda (eksi 78,5°C), kristalleşir ve ticari olarak dondurulmuş gıdaların buzdolaplarında saklanmasında yaygın olarak kullanılan kuru buz haline gelir.

Sıvı karbondioksit ve kuru buz insan faaliyetlerinde üretilmekte ve kullanılmaktadır ancak bu formlar kararsızdır ve kolayca parçalanır.

Ancak karbondioksit gazı her yere dağılmıştır: hayvanların ve bitkilerin solunumu sırasında açığa çıkar ve solunumun önemli bir bileşenidir. kimyasal bileşim atmosfer ve okyanus.

Karbondioksitin özellikleri

Karbondioksit CO2 renksiz ve kokusuzdur. Normal şartlarda tadı yoktur. Bununla birlikte, yüksek konsantrasyonda karbondioksit soluduğunuzda, karbondioksitin mukoza zarlarında ve tükürükte çözünerek zayıf bir karbonik asit çözeltisi oluşturması nedeniyle ağzınızda ekşi bir tat hissedebilirsiniz.

Bu arada, karbonatlı su yapmak için kullanılan şey, karbondioksitin suda çözünme yeteneğidir. Limonata kabarcıkları aynı karbondioksittir. Suyu CO2 ile doyurmak için ilk cihaz 1770 yılında icat edildi ve 1783'te girişimci İsviçreli Jacob Schwepp endüstriyel soda üretimine başladı ( marka Schweppes hala var).

Karbondioksit havadan 1,5 kat daha ağırdır, bu nedenle oda yeterince havalandırılmazsa alt katmanlarına "yerleşme" eğilimindedir. CO2'nin doğrudan yerden salındığı ve yaklaşık yarım metre yükseklikte biriktiği "köpek mağarası" etkisi bilinmektedir. Büyümesinin zirvesinde böyle bir mağaraya giren bir yetişkin, karbondioksit fazlalığını hissetmez, ancak köpekler kendilerini doğrudan kalın bir karbondioksit tabakasının içinde bulur ve zehirlenir.

CO2 yanmayı desteklemediğinden yangın söndürücülerde ve yangın söndürme sistemlerinde kullanılır. Yanan bir mumu, sözde boş bir bardağın (ama aslında karbondioksitin) içeriğiyle söndürme hilesi, tam olarak karbondioksitin bu özelliğine dayanmaktadır.

Doğadaki karbondioksit: doğal kaynaklar

Karbondioksit doğada çeşitli kaynaklardan oluşur:

• Hayvanların ve bitkilerin solunumu.
  Her okul çocuğu, bitkilerin havadaki karbondioksit CO2'yi emdiğini ve bunu fotosentez süreçlerinde kullandığını bilir. Bazı ev hanımları bunu yapmaya çalışır. kapalı bitkiler eksiklikleri tamamlayın. Bununla birlikte, bitkiler ışık yokluğunda karbondioksiti yalnızca emmekle kalmaz, aynı zamanda serbest bırakırlar - bu, solunum sürecinin bir parçasıdır. Bu nedenle, yetersiz havalandırılan bir yatak odasındaki orman pek de iyi değil İyi bir fikir: CO2 seviyeleri geceleri daha da artacak.
• Volkanik faaliyet.
  Karbondioksit volkanik gazların bir parçasıdır. Volkanik aktivitenin yüksek olduğu bölgelerde CO2, mofet adı verilen çatlaklar ve yarıklardan doğrudan zeminden salınabilir. Mofetli vadilerdeki karbondioksit konsantrasyonu o kadar yüksek ki, oraya vardıklarında birçok küçük hayvan ölüyor.
• Organik maddenin ayrışması.
  Organik maddenin yanması ve çürümesi sırasında karbondioksit oluşur. Orman yangınlarına büyük doğal karbondioksit emisyonları eşlik ediyor.

Karbondioksit doğada minerallerdeki karbon bileşikleri şeklinde “depolanır”: kömür, petrol, turba, kireçtaşı. Dünya okyanuslarında çözünmüş halde büyük CO2 rezervleri bulunmaktadır.

Açık bir rezervuardan karbondioksit salınımı, örneğin 1984 ve 1986'da olduğu gibi, limnolojik bir felakete yol açabilir. Kamerun'daki Manoun ve Nyos göllerinde. Her iki göl de volkanik kraterlerin bulunduğu yerde oluşmuştur - şimdi nesli tükenmiştir, ancak derinliklerde volkanik magma hala göllerin sularına yükselen ve içlerinde çözünen karbondioksiti serbest bırakır. Bir takım iklimsel ve jeolojik süreçlerin bir sonucu olarak sulardaki karbondioksit konsantrasyonu aşıldı kritik değer. Dağ yamaçlarından çığ gibi inen atmosfere büyük miktarda karbondioksit salındı. Yaklaşık 1.800 kişi Kamerun göllerindeki limnolojik felaketlerin kurbanı oldu.

Yapay karbondioksit kaynakları

Başlıca antropojenik karbondioksit kaynakları şunlardır:

• yanma süreçleriyle ilişkili endüstriyel emisyonlar;
• otomobil taşımacılığı.

Dünyadaki çevre dostu taşımacılığın payının artmasına rağmen, dünya nüfusunun büyük çoğunluğunun yeni arabalara geçme fırsatı (veya arzusu) yakın zamanda olmayacak.

Endüstriyel amaçlı aktif ormansızlaştırma aynı zamanda havadaki karbondioksit (CO2) konsantrasyonunda da artışa yol açmaktadır.

CO2 metabolizmanın son ürünlerinden biridir (glikoz ve yağların parçalanması). Dokularda salgılanır ve hemoglobin aracılığıyla akciğerlere taşınarak dışarı atılır. Bir kişinin soluduğu hava yaklaşık %4,5 oranında karbondioksit (45.000 ppm) içerir; bu, solunan havaya göre 60-110 kat daha fazladır.

Karbondioksit kan akışının ve solunumun düzenlenmesinde büyük rol oynar. Kandaki CO2 seviyesindeki artış, kılcal damarların genişlemesine neden olarak daha fazla kanın geçmesine izin verir, bu da dokulara oksijen sağlar ve karbondioksiti uzaklaştırır.

Solunum sistemi aynı zamanda göründüğü gibi oksijen eksikliğinden değil, karbondioksit içeriğindeki artıştan da uyarılır. Gerçekte, oksijen eksikliği vücut tarafından uzun süre hissedilmez ve seyrekleştirilmiş havada, kişinin hava eksikliğini hissetmeden bilincini kaybetmesi oldukça olasıdır. CO2’nin uyarıcı özelliği cihazlarda kullanılıyor suni teneffüs: Orada karbondioksit oksijenle karışarak solunum sistemini “çalıştırır”.

Karbondioksit ve biz: CO2 neden tehlikelidir?

Karbondioksite ihtiyaç var insan vücuduna tıpkı oksijen gibi. Ancak tıpkı oksijende olduğu gibi karbondioksitin fazlası da sağlığımıza zarar verir.

Havadaki yüksek CO2 konsantrasyonu vücudun zehirlenmesine yol açar ve hiperkapni durumuna neden olur. Hiperkapni ile kişi nefes almada zorluk, bulantı, baş ağrısı ve hatta bilincini kaybedebilir. Karbondioksit içeriği azalmazsa sıra gelir: oksijen açlığı. Gerçek şu ki, hem karbondioksit hem de oksijen vücutta aynı "taşıma" - hemoglobin ile hareket ediyor. Normalde birlikte "seyahat ederler", farklı yerler hemoglobin molekülleri. Ancak kandaki karbondioksit konsantrasyonunun artması, oksijenin hemoglobine bağlanma yeteneğini azaltır. Kandaki oksijen miktarı azalır ve hipoksi oluşur.

Vücut için bu tür sağlıksız sonuçlar, CO2 içeriği 5.000 ppm'den fazla olan havanın solunması durumunda ortaya çıkar (bu, örneğin madenlerdeki hava olabilir). Adil olmak gerekirse, sıradan hayat neredeyse hiç böyle bir havayla karşılaşmıyoruz. Ancak çok daha düşük bir karbondioksit konsantrasyonu sağlık üzerinde en iyi etkiye sahip değildir.

Bazı bulgulara göre 1000 ppm CO2 bile deneklerin yarısında yorgunluğa ve baş ağrısına neden oluyor. Birçok insan daha erken dönemde tıkanıklık ve rahatsızlık hissetmeye başlar. Karbondioksit konsantrasyonunun kritik olarak 1.500 – 2.500 ppm'ye yükselmesiyle birlikte beyin inisiyatif alma, bilgiyi işleme ve karar verme konusunda “tembel” hale gelir.

Ve eğer 5.000 ppm düzeyi neredeyse imkansızsa Gündelik Yaşam 1.000 ve hatta 2.500 ppm kolaylıkla gerçekliğin bir parçası olabilir modern adam. Bizimki nadiren havalandırılan yerlerde gösterdi okul dersleri CO2 seviyeleri çoğu zaman 1.500 ppm'nin üzerinde kalıyor ve bazen 2.000 ppm'nin üzerine çıkıyor. Pek çok ofiste ve hatta apartman dairesinde de durumun benzer olduğuna inanmak için her türlü neden var.

Fizyologlar 800 ppm'nin insan sağlığı için güvenli bir karbondioksit seviyesi olduğunu düşünüyor.

Başka bir çalışma, CO2 seviyeleri ile oksidatif stres arasında bir bağlantı buldu: Karbon dioksit seviyesi ne kadar yüksek olursa, vücudumuzun hücrelerine zarar veren oksidatif stresten o kadar çok etkileniriz.

Dünya atmosferindeki karbondioksit

Gezegenimizin atmosferinde yalnızca %0,04 kadar CO2 var (bu yaklaşık 400 ppm) ve son zamanlarda bu oran daha da azdı: karbondioksit 400 ppm sınırını ancak 2016 sonbaharında geçti. Bilim insanları atmosferdeki CO2 seviyesindeki artışı sanayileşmeye bağlıyor: 18. yüzyılın ortalarında, yani Sanayi Devrimi'nin arifesinde bu oran yalnızca 270 ppm civarındaydı.

Hedefler:

• Anlayışınızı genişletin keşif hikayeleri Karbondioksitin özellikleri ve pratik uygulamaları.
• Öğrencilere karbondioksit üretmeye yönelik laboratuvar yöntemlerini tanıtın.
• Öğrencilerin deneysel becerilerini geliştirmeye devam edin.

Kullanılan teknikler:“doğru ve yanlış ifadeler”, “zikzak-1”, kümeler.

Laboratuvar ekipmanları: laboratuvar standı, gaz elde etme cihazı, 50 ml'lik beher, mermer parçaları, hidroklorik asit (1:2), kireç suyu, Mohr kelepçesi.

I. Çağrı aşaması

Meydan okuma aşamasında “doğru ve yanlış ifadeler” tekniği kullanılır.

II. Konsept aşaması

1. Katılımcılarına “zikzak”ın beş ana konusu hakkında metinler verilen çalışma gruplarında faaliyetlerin organizasyonu:

1. Karbondioksitin keşfinin tarihi
2. Doğadaki karbondioksit
3. Karbondioksit üretmek
4. Karbondioksitin özellikleri
5. Karbondioksitin pratik uygulamaları

Metinle ilk tanışma, ilk okuma var.

2. Uzman gruplarda çalışın.

Uzman grupları belirli konularda “uzmanları” bir araya getirir. Görevleri metni dikkatlice okumak, anahtar ifadeleri ve yeni kavramları vurgulamak veya kümeleri ve çeşitli şemalar metin içeriğinin grafiksel gösterimi için (çalışma ayrı ayrı gerçekleştirilir).

3. Materyal seçimi, yapılandırılması ve eklenmesi (grup çalışması)

4. Çalışma gruplarında metin yayınlamaya hazırlık

• 1. grup uzmanlar “Karbondioksitin Keşfedilmesinin Tarihi” adlı bir referans özeti derliyor
• 2. grup uzmanlar doğadaki karbondioksit dağılımının bir diyagramını çiziyor
• 3. grup uzmanlar karbondioksit üretimi için bir plan ve üretimi için tesisin bir çizimini hazırlıyor
• 4. grup uzmanlar karbondioksitin özelliklerinin bir sınıflandırmasını derliyor
• 5. grup uzmanlar karbondioksitin pratik kullanımı için bir plan hazırlıyor

5. Sunuma hazırlık (poster)

III. Yansıma aşaması

Çalışma gruplarına dön

1. 1'den 5'e kadar olan bir grup konuyu sırayla yayınlayın. Karbondioksit üretmek için bir tesis kurmak. Karbondioksit elde etmek ve özelliklerini incelemek.
2. Deneysel sonuçların tartışılması.
3. Bireysel konuların sunumu.
4. “Doğru ve yanlış ifadeler” konusuna geri dönün. İlk varsayımlarınızı test etmek. Yeni simgelerin düzenlenmesi.

Şunun gibi görünebilir:

Zikzak'ın beş ana konusuna ilişkin metinler

1. Karbondioksitin keşfinin tarihi

Karbondioksit, 16. yüzyıl simyacıları tarafından “vahşi gaz” adı altında havanın karşısına çıkan tüm gazların ilkidir. Helmont değil.

CO2'nin keşfi, yeni bir kimya dalının - pnömatokimyanın (gazların kimyası) başlangıcını işaret ediyordu.

İskoç kimyager Joseph Black (1728 - 1799), 1754 yılında kalkerli mineral mermerin (kalsiyum karbonat) ısıtıldığında ayrıştığını, gaz açığa çıkardığını ve sönmemiş kireç (kalsiyum oksit) oluşturduğunu tespit etti:

CaCO3 CaO + CO2
kalsiyum karbonat kalsiyum oksit karbondioksit

Açığa çıkan gaz, tekrar kalsiyum karbonat oluşturmak üzere kalsiyum oksit ile yeniden birleştirilebilir:

CaO + CO2 CaCO3
kalsiyum oksit karbondioksit kalsiyum karbonat

Bu gaz, Van Helmont tarafından keşfedilen "vahşi gaz" ile aynıydı, ancak Black ona yeni bir isim verdi - "bağlı hava" - çünkü bu gaz bağlanıp tekrar katı bir maddeye dönüşebiliyordu ve aynı zamanda çekilme yeteneğine de sahipti. Suyun (kalsiyum hidroksit) kireçlenmesine ve bulanıklaşmasına neden olur:

karbondioksit kalsiyum hidroksit kalsiyum karbonat su

Birkaç yıl sonra Cavendish, karbondioksitin iki karakteristik fiziksel özelliğini daha keşfetti: yüksek yoğunluğu ve suda önemli çözünürlüğü.

2. Doğadaki karbondioksit

Atmosferdeki karbondioksit içeriği nispeten küçüktür, yalnızca %0,04-0,03 (hacimce). Atmosferde yoğunlaşan CO2'nin kütlesi 2200 milyar tondur.
Denizlerde ve okyanuslarda 60 kat daha fazla karbondioksit çözünmüş halde bulunuyor.
Her yıl atmosferde bulunan toplam CO2'nin yaklaşık 1/50'si bitki örtüsü yoluyla atmosferden uzaklaştırılır. küre mineralleri organik maddelere dönüştüren fotosentez sürecinde.
Doğadaki karbondioksitin büyük kısmı, organik maddelerin çeşitli ayrışma işlemlerinin bir sonucu olarak oluşur. Bitkilerin, hayvanların ve mikroorganizmaların solunumu sırasında karbondioksit açığa çıkar. Çeşitli endüstrilerin saldığı karbondioksit miktarı sürekli artıyor. Karbondioksit volkanik gazlarda bulunur ve volkanik bölgelerde yerden de salınır. “Köpek Mağarası” İtalya'nın Napoli kenti yakınlarında birkaç yüzyıldır kalıcı bir CO2 jeneratörü olarak çalışıyor. İçinde köpeklerin bulunamamasıyla ünlüdür ancak bir kişi normal durumda orada kalabilir. Gerçek şu ki, bu mağarada karbondioksit yerden salınıyor ve havadan 1,5 kat daha ağır olduğu için aşağıda, yaklaşık olarak bir köpeğin yüksekliğinde (0,5 m) bulunuyor. Karbondioksitin %14 olduğu böyle bir havada köpekler (ve elbette diğer hayvanlar) nefes alamazlar ancak ayakları üzerinde duran bir yetişkin bu mağaradaki fazla karbondioksiti hissetmez. Aynı mağaralar Yellowstone Milli Parkı'nda da (ABD) bulunmaktadır.
Doğal karbondioksit kaynaklarına mofet denir. Mofetler, özellikle ünlü Elbrus yanardağının bulunduğu volkanik zayıflamanın son, geç aşamasının karakteristiğidir. Bu nedenle, kar ve buzun içinden geçerek karbondioksite doymuş çok sayıda kaplıca çıkışı bulunmaktadır.
Dünyanın dışında, “karasal” gezegenler olan Mars ve Venüs'ün atmosferlerinde karbon monoksit (IV) bulunur.

3. Karbondioksit üretmek

Endüstride karbondioksit esas olarak kireç taşının yakılması, alkol fermantasyonu vb. işlemlerinin bir yan ürünü olarak elde edilir.
Kimya laboratuvarlarında ya sıvı karbondioksitli hazır silindirler kullanılır ya da Kipp aparatında CO2 elde edilir veya mermer parçaları üzerinde hidroklorik asit etkisiyle gaz üreten bir cihaz:

CaCO3 + 2HCl CaCl2 + C02 + H20
kalsiyum karbonat hidroklorik asit kalsiyum klorür karbondioksit su

Hidroklorik asit yerine sülfürik asit kullanmak imkansızdır, çünkü suda çözünen kalsiyum klorür yerine, suda az çözünen bir tuz olan alçı - kalsiyum sülfat (CaSO 4) elde edersiniz. Mermer parçaları üzerinde biriktiğinde alçı, asidin onlara ulaşmasını son derece zorlaştırır ve böylece reaksiyonu büyük ölçüde yavaşlatır.
Karbondioksit üretmek için:

1. Laboratuvar standının ayağına gaz elde etmek için bir cihaz takın
2. Tıpayı bir huni ile test tüpünden eklentiyle birlikte çıkarın
3. Memeye 2-3 parça mermer yerleştirin, büyüklüğü ? bezelye
4. Huni tıpasını tekrar test tüpüne yerleştirin. Kelepçeyi açın
5. Huniye dökün (dikkatlice!) hidroklorik asit(1:2) böylece asit mermeri hafifçe kaplayacak
6. Beheri karbon(IV) monoksitle doldurun ve kelepçeyi kapatın.

4. Karbondioksitin özellikleri

CO2 renksiz, kokusuz, havadan 1,5 kat daha ağır, onunla karıştırılması zor bir gazdır (D.I. Mendeleev'in sözleriyle, havada "batar") ve aşağıdaki deneyle kanıtlanabilir: bir bardağın üstünde, İçinde yanan bir mumun sabitlendiği karbondioksitle dolu bir bardağı ters çevirin. Mum anında söner.
Karbon monoksit (IV) asidiktir ve bu gaz suda çözündüğünde karbonik asit oluşur. CO2 turnusol rengindeki sudan geçirildiğinde indikatörün renginin mordan kırmızıya doğru değiştiğini gözlemleyebilirsiniz.
Karbondioksitin sudaki iyi çözünürlüğü, "su değiştirme" yöntemi kullanılarak toplanmasını imkansız hale getirir.
Havadaki karbondioksit içeriğine yönelik kalitatif bir reaksiyon, gazı seyreltik bir kalsiyum hidroksit (kireç suyu) çözeltisinden geçirmektir. Karbondioksit bu çözeltide çözünmeyen kalsiyum karbonatın oluşmasına neden olarak çözeltinin bulanıklaşmasına neden olur:

CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO3 + H 2 O
karbondioksit kalsiyum hidroksit kalsiyum karbonat su

Fazla CO2 eklendiğinde, çözünmeyen karbonatın çözünebilir kalsiyum bikarbonata dönüşmesi nedeniyle bulanık çözelti tekrar berraklaşır:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3) 2
kalsiyum karbonat su karbondioksit kalsiyum bikarbonat

5. Karbondioksitin pratik uygulamaları

Preslenmiş katı karbondioksite "kuru buz" adı verilir.
Katı CO2 daha çok sıkıştırılmış yoğun kar gibidir ve sertliği tebeşiri anımsatır. “Kuru buzun” sıcaklığı –78 o C'dir. Kuru buz, su buzunun aksine yoğundur. Suya batar ve onu keskin bir şekilde soğutur. Yanan benzin, aleve birkaç parça kuru buz atılarak hızla söndürülebilir.
Kuru buzun ana kullanımı gıdaların depolanması ve taşınmasıdır: balık, et, dondurma vb. Kuru buzun değeri yalnızca soğutma etkisinde değil, aynı zamanda karbondioksit içindeki gıdaların küflenmemesi veya çürük.
Kuru buz, laboratuvarlarda şartlar altında hizmet verecek parçaları, aletleri, mekanizmaları test etmek için kullanılır. Düşük sıcaklık. Kauçuk araba lastiklerinin donma direncini test etmek için kuru buz kullanılır.
Meyveleri karbonatlamak için karbondioksit kullanılır. maden suları ve tıpta - karbondioksit banyoları için.
Sıvı karbondioksit, karbondioksitli yangın söndürücülerde, uçak ve gemilerdeki yangın söndürme sistemlerinde ve karbondioksitli itfaiye araçlarında kullanılır. Özellikle suyun uygun olmadığı durumlarda, örneğin yanıcı sıvıların söndürülmesinde veya odada sudan zarar görebilecek elektrik kablolarının veya benzersiz ekipmanların bulunduğu durumlarda etkilidir.
Çoğu durumda, CO2 bitmiş formda kullanılmaz, ancak örneğin sodyum bikarbonat ve potasyum tartarat karışımı içeren kabartma tozlarının kullanımı sırasında elde edilir. Bu tür tozlar hamurla karıştırıldığında tuzlar çözülür ve CO2 açığa çıkaran bir reaksiyon meydana gelir. Sonuç olarak hamur kabarır, karbondioksit kabarcıklarıyla dolar ve ondan pişirilen ürün yumuşak ve lezzetli olur.

Edebiyat

1. Değişim // Okuma ve yazma yoluyla düşünmenin gelişimi üzerine uluslararası dergi. – 2000. – Sayı 1, 2.
2. Bilgi ve iletişim alanında modern öğrenci: Eğitim ve metodolojik el kitabı. – St.Petersburg: PETROC, 2000.
3. Zagashev I.O., Zair-Bek S.I. Eleştirel düşünme: geliştirme teknolojisi. – St. Petersburg: Alliance Delta Yayınevi, 2003.

Tablo ısıyı gösteriyor fiziki ozellikleri sıcaklık ve basınca bağlı olarak karbondioksit CO 2. Tablodaki özellikler 273 ila 1273 K arasındaki sıcaklıklarda ve 1 ila 100 atm arasındaki basınçlarda gösterilmiştir.

Karbondioksitin bu kadar önemli bir özelliğini ele alalım.
Karbondioksitin yoğunluğu 1.913 kg/m3 normal koşullar altında (NS'de). Tabloya göre, karbondioksit yoğunluğunun önemli ölçüde sıcaklığa ve basınca bağlı olduğu görülebilir - basınç arttıkça CO2 yoğunluğu önemli ölçüde artar ve gaz sıcaklığının artmasıyla azalır. Böylece 1000 derece ısıtıldığında karbondioksitin yoğunluğu 4,7 kat azalır.

Bununla birlikte, karbondioksitin basıncı arttıkça yoğunluğu, ısıtıldığında azaldığından çok daha fazla artmaya başlar. Örneğin, 0°C basınç ve sıcaklıkta karbondioksitin yoğunluğu zaten 20,46 kg/m3 değerine yükselir.

Gaz basıncındaki bir artışın yoğunluğunun değerinde, yani 10 atm'de orantılı bir artışa yol açtığı unutulmamalıdır. Karbondioksitin özgül ağırlığı normal atmosfer basıncından 10 kat daha fazladır.

Tablo karbondioksitin aşağıdaki termofiziksel özelliklerini göstermektedir:

• kg/m3 cinsinden karbondioksit yoğunluğu;
• özgül ısı kapasitesi, kJ/(kg derece);
• , W/(m derece);
• dinamik viskozite, Pa·s;
• termal yayılma, m2 /s;
• kinematik viskozite, m2 /s;
• Prandtl numarası.

Not: Dikkatli olun! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 2'nin kuvvetiyle gösterilmiştir. 100'e bölmeyi unutmayın!

Atmosfer basıncında karbondioksit CO2'nin termofiziksel özellikleri

Tablo, atmosferik basınçta sıcaklığa (-75 ila 1500 ° C aralığında) bağlı olarak karbondioksit CO2'nin termofiziksel özelliklerini göstermektedir. Karbondioksitin aşağıdaki termofiziksel özellikleri verilmiştir:

• , Pa·s;
• termal iletkenlik katsayısı, W/(m derece);
• Prandtl numarası.

Tablo, sıcaklık arttıkça karbondioksitin termal iletkenliğinin ve dinamik viskozitesinin de arttığını göstermektedir. Not: Dikkatli olun! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 2'nin kuvvetiyle gösterilmiştir. 100'e bölmeyi unutmayın!

Sıcaklık ve basınca bağlı olarak karbondioksit CO2'nin termal iletkenliği

karbondioksit CO2'nin termal iletkenliği 220 ila 1400 K sıcaklık aralığında ve 1 ila 600 atm basınçta. Tablodaki yukarıdaki veriler sıvı CO2 için geçerlidir.

bu not alınmalı Sıvılaştırılmış karbondioksitin ısıl iletkenliği sıcaklığı arttıkça azalır ve basınç arttıkça artar. Karbon dioksit (gaz fazında) hem artan sıcaklıkla hem de artan basınçla termal olarak daha iletken hale gelir.

Tabloda ısıl iletkenlik W/(m derece) boyutunda verilmiştir. Dikkat olmak! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 3'ün kuvvetiyle gösterilmiştir. 1000'e bölmeyi unutmayın!

Kritik bölgedeki karbondioksit CO2'nin termal iletkenliği

Tablo, 30 ila 50°C sıcaklık aralığında ve basınçta kritik bölgedeki karbondioksit CO2'nin termal iletkenlik değerlerini göstermektedir.
Not: Dikkatli olun! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 3'ün kuvvetiyle gösterilmiştir. 1000'e bölmeyi unutmayın! Tablodaki ısıl iletkenlik W/(m derece) cinsinden gösterilmiştir.

Ayrışmış karbondioksit CO2'nin yüksek sıcaklıklarda termal iletkenliği

Tablo, 1600 ila 4000 K sıcaklık aralığında ve 0,01 ila 100 atm basınçta ayrışmış karbondioksit CO2'nin termal iletkenlik değerlerini göstermektedir. Dikkat olmak! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 3'ün kuvvetiyle gösterilmiştir. 1000'e bölmeyi unutmayın!

Tablo değerleri gösterir sıvı karbondioksit CO2'nin termal iletkenliği sıcaklığa bağlı olarak doyma çizgisi üzerindedir.
Not: Dikkatli olun! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 3'ün kuvvetiyle gösterilmiştir. 1000'e bölmeyi unutmayın!
Tablodaki ısıl iletkenlik W/(m derece) cinsinden gösterilmiştir.

, karbondioksit, karbondioksitin özellikleri, karbondioksit üretimi

Yaşamı desteklemeye uygun değildir. Ancak bitkilerin "beslendiği" ve onu organik maddelere dönüştürdüğü şey budur. Ayrıca Dünya için bir nevi “battaniye”dir. Eğer bu gaz aniden atmosferden kaybolsaydı, Dünya çok daha soğuyacak ve yağmur neredeyse yok olacaktı.

"Yeryüzünün Battaniyesi"

(karbon dioksit, karbondioksit, CO2) iki element birleştiğinde oluşur: karbon ve oksijen. Kömür veya hidrokarbon bileşiklerinin yanması sırasında, sıvıların fermantasyonu sırasında ve ayrıca insanların ve hayvanların solunumunun bir ürünü olarak oluşur. Ayrıca atmosferde küçük miktarlarda bulunur ve bitkiler tarafından asimile edilerek oksijen üretilir.

Karbondioksit renksizdir ve havadan ağırdır. -78,5°C'de donarak karbondioksitten oluşan kar oluşturur. Sulu çözeltide karbonik asit oluşturur ancak kolaylıkla izole edilebilecek kadar stabil değildir.

Karbondioksit Dünya'nın battaniyesidir. Kolayca özlüyor ultraviyole ışınlar Gezegenimizi ısıtan ve yüzeyinden yayılan kızılötesi radyasyonu dış uzaya yansıtan. Ve eğer karbondioksit atmosferden aniden kaybolursa, bu öncelikle iklimi etkileyecektir. Dünya'da hava çok daha serin olacak ve yağmur çok nadir yağacak. Bunun sonuçta nereye varacağını tahmin etmek zor değil.

Doğru, böyle bir felaket henüz bizi tehdit etmiyor. Tam tersi. Organik maddelerin yanması: petrol, kömür, doğal gaz, odun - atmosferdeki karbondioksit içeriğini giderek artırır. Bu, zamanla dünya ikliminin önemli ölçüde ısınmasını ve nemlenmesini beklememiz gerektiği anlamına gelir. Bu arada, eskiler havanın gençlik günlerine göre gözle görülür derecede daha sıcak olduğuna inanıyorlar...

Karbondioksit açığa çıkıyor sıvı düşük sıcaklık, yüksek basınçlı sıvı Ve gazlı. Amonyak ve alkol üretiminden kaynaklanan atık gazlardan, ayrıca özel yakıtların yakılmasından ve diğer endüstrilerden elde edilir. Gaz halindeki karbondioksit, 20 ° C sıcaklıkta ve 101,3 kPa (760 mm Hg) basınçta, yoğunluk - 1,839 kg / m3'te renksiz ve kokusuz bir gazdır. Sıvı karbondioksit basitçe renksiz, kokusuz bir sıvıdır.

Toksik değildir ve patlayıcı değildir. %5'in (92 g/m3) üzerindeki konsantrasyonlarda karbondioksit insan sağlığı üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir; havadan ağırdır ve zemine yakın, yetersiz havalandırılan alanlarda birikebilir. Bu, havadaki oksijenin hacim fraksiyonunu azaltır, bu da oksijen eksikliğine ve boğulmaya neden olabilir.

Karbondioksit üretmek

Endüstride karbondioksit elde edilir fırın gazları, itibaren doğal karbonatların ayrışma ürünleri(kireçtaşı, dolomit). Gaz karışımı, karbondioksiti emerek bikarbonata dönüşen bir potasyum karbonat çözeltisi ile yıkanır. Bikarbonat çözeltisi ısıtıldığında ayrışır ve karbondioksit açığa çıkar. Endüstriyel üretim sırasında gaz silindirlere pompalanır.

Laboratuvar koşullarında küçük miktarlar elde edilir Karbonatların ve bikarbonatların asitlerle etkileşimiörneğin hidroklorik asitli mermer.

"Kuru buz" ve karbondioksitin diğer faydalı özellikleri

Karbondioksit günlük pratikte oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, maden suyu aromatik esansların eklenmesiyle - harika bir canlandırıcı içecek. İÇİNDE Gıda endüstrisi karbondioksit aynı zamanda koruyucu olarak da kullanılır - ambalajın üzerinde kodun altında belirtilmiştir E290 ve ayrıca hamur mayalama maddesi olarak.

Karbondioksitli yangın söndürücüler yangınlarda kullanılır. Biyokimyacılar bunu buldu havanın karbondioksitle gübrelenmesiçok etkili çözümçeşitli mahsullerin verimini artırmak. Belki de bu gübrenin tek ama önemli bir dezavantajı vardır: yalnızca seralarda kullanılabilir. Karbondioksit üreten tesislerde sıvılaştırılmış gaz, çelik silindirlerde paketlenerek tüketicilere gönderiliyor. Vanayı açarsanız kar tıslama sesiyle çıkar. Ne tür bir mucize?

Her şey basit bir şekilde açıklanıyor. Gazı sıkıştırmak için harcanan iş, onu genişletmek için gerekenden önemli ölçüde daha azdır. Ve ortaya çıkan açığı bir şekilde telafi etmek için karbondioksit keskin bir şekilde soğuyor ve "kuru buz". Gıdaların korunması ve muhafaza edilmesi için yaygın olarak kullanılır. normal buzönemli avantajlara sahiptir: birincisi, "soğutma kapasitesi" birim ağırlık başına iki kat daha fazladır; ikincisi iz bırakmadan buharlaşır.

Karbondioksit aktif ortam olarak kullanılır tel kaynakçünkü ark sıcaklığında karbondioksit, karbon monoksit CO ve oksijene ayrışır ve bu da sıvı metalle etkileşime girerek onu oksitler.

Kutulardaki karbondioksit kullanılıyor hava silahları ve benzeri motorlar için enerji kaynağı uçak modellemede.