Właściwości chemiczne i fizyczne dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla

Dwutlenek węgla lub dwutlenek węgla lub CO 2 jest jednym z najczęstszych na Ziemi substancje gazowe. Otacza nas przez całe życie. Dwutlenek węgla jest bezbarwny, bez smaku i zapachu oraz nie jest wyczuwalny przez człowieka.

Jest ważnym uczestnikiem metabolizmu organizmów żywych. Sam gaz nie jest trujący, ale nie wspomaga oddychania, dlatego przekroczenie jego stężenia prowadzi do pogorszenia dopływu tlenu do tkanek organizmu i do uduszenia. Dwutlenek węgla jest szeroko stosowany w życiu codziennym oraz w przemyśle.

Co to jest dwutlenek węgla

Na ciśnienie atmosferyczne W temperaturze pokojowej dwutlenek węgla jest w stanie gazowym. Jest to jego najpowszechniejsza forma, w której uczestniczy w procesach oddychania, fotosyntezy i metabolizmu organizmów żywych.

Po schłodzeniu do -78 ° C, omijając fazę ciekłą, krystalizuje i tworzy tak zwany „suchy lód”, który jest szeroko stosowany jako bezpieczny czynnik chłodniczy w przemyśle spożywczym i chemicznym oraz w handlu ulicznym i transporcie chłodniczym.

W specjalnych warunkach - pod ciśnieniem kilkudziesięciu atmosfer - dwutlenek węgla przechodzi w ciekły stan skupienia. Występuje na dnie morskim, na głębokości ponad 600 m.

Właściwości dwutlenku węgla

W XVII wieku Jean-Baptiste Van Helmont z Flandrii odkrył dwutlenek węgla i ustalił jego skład. Szczegółowe badanie i opis dokonał sto lat później Szkot Joseph Black. Zbadał właściwości dwutlenek węgla i przeprowadził serię eksperymentów, w których udowodnił, że jest uwalniany podczas oddychania zwierząt.

Cząsteczka substancji zawiera jeden atom węgla i dwa atomy tlenu. Wzór chemiczny dwutlenku węgla zapisuje się jako CO2

W normalne warunki nie ma smaku, koloru ani zapachu. Tylko wdychając dużą jego ilość, człowiek odczuwa kwaśny smak. Jest podawany przez kwas węglowy, który powstaje w małych dawkach, gdy dwutlenek węgla rozpuszcza się w ślinie. Ta funkcja służy do przygotowywania napojów gazowanych. Bąbelki w szampanie, prosecco, piwie i lemoniadzie to dwutlenek węgla, który powstaje w wyniku naturalnych procesów fermentacji lub jest sztucznie dodawany do napoju.

Gęstość dwutlenku węgla jest większa niż gęstość powietrza, dlatego przy braku wentylacji gromadzi się na dnie. On nie wspiera procesy oksydacyjne jak oddychanie i spalanie.

Dlatego dwutlenek węgla jest używany w gaśnicach. Ta właściwość dwutlenku węgla jest zilustrowana za pomocą sztuczki - płonącą świecę opuszcza się do „pustej” szklanki, gdzie gaśnie. W rzeczywistości szklanka jest wypełniona CO 2 .

Dwutlenek węgla w przyrodzie źródła naturalne

Źródła te obejmują procesy oksydacyjne o różnym natężeniu:

• oddychanie organizmów żywych. Z kurs szkolny Wszyscy chemicy i botanicy pamiętają, że podczas fotosyntezy rośliny pochłaniają dwutlenek węgla i uwalniają tlen. Ale nie wszyscy pamiętają, że dzieje się to tylko w ciągu dnia, przy wystarczającym poziomie oświetlenia. Przeciwnie, w nocy rośliny pochłaniają tlen i uwalniają dwutlenek węgla. Tak więc próba poprawienia jakości powietrza w pomieszczeniu poprzez zamianę go w gąszcz fikusów i pelargonii może okazać się okrutnym żartem.
• Erupcje i inna aktywność wulkaniczna. CO 2 jest wyrzucany z głębi płaszcza Ziemi wraz z gazami wulkanicznymi. W dolinach w pobliżu źródeł erupcji gazowych jest ich tak dużo, że gromadząc się na nizinach powoduje duszenie zwierząt, a nawet ludzi. W Afryce jest kilka przypadków duszenia całych wiosek.
• Spalanie i rozkład materii organicznej. Spalanie i rozkład to ta sama reakcja utleniania, ale przebiegająca z różną szybkością. Bogate w węgiel rozkładające się szczątki organiczne roślin i zwierząt, pożary lasów i tlące się torfowiska są źródłem dwutlenku węgla.
• Największym naturalnym magazynem CO 2 są wody oceanów, w których jest on rozpuszczany.

W ciągu milionów lat ewolucji życia opartego na węglu na Ziemi wiele miliardów ton dwutlenku węgla zgromadziło się w różnych źródłach. Jego równoczesne uwolnienie do atmosfery doprowadzi do śmierci wszelkiego życia na planecie z powodu niemożności oddychania. Dobrze, że prawdopodobieństwo takiego jednorazowego uwolnienia zmierza do zera.

I sztuczne źródła dwutlenku węgla

Dwutlenek węgla dostaje się do atmosfery w wyniku działalności człowieka. Najbardziej aktywnymi źródłami w naszych czasach są:

• Emisje przemysłowe ze spalania paliw w elektrowniach i zakładach przetwórczych
• Gazy spalinowe silników spalinowych pojazdów: samochodów, pociągów, samolotów i statków.
• Odpady rolnicze – gnijący obornik w dużych kompleksach hodowlanych

Oprócz emisji bezpośrednich istnieje również pośredni wpływ człowieka na zawartość CO 2 w atmosferze. Jest to masowe wylesianie w strefach tropikalnych i subtropikalnych, głównie w dorzeczu Amazonki.

Chociaż ziemska atmosfera zawiera mniej niż jeden procent dwutlenku węgla, ma on coraz większy wpływ na klimat i środowisko Zjawiska naturalne. Dwutlenek węgla bierze udział w tworzeniu tzw. efektu cieplarnianego poprzez pochłanianie promieniowania cieplnego planety i zatrzymywanie tego ciepła w atmosferze. Prowadzi to do stopniowego, ale bardzo groźnego wzrostu średniej rocznej temperatury planety, topnienia lodowców górskich i polarnych czap lodowych, podnoszenia się poziomu mórz, zalania regionów przybrzeżnych i pogorszenia klimatu w krajach oddalonych od morza.

Znaczące jest to, że na tle ogólnego ocieplenia na planecie następuje znaczna redystrybucja mas powietrza i prądów morskich, aw niektórych regionach średnia roczna temperatura nie wzrasta, ale spada. Daje to atuty krytykom teorii globalnego ocieplenia, którzy zarzucają jej zwolennikom żonglowanie faktami i manipulowanie opinią publiczną na korzyść określonych politycznych ośrodków wpływów oraz interesów finansowych i gospodarczych.

Ludzkość próbuje kontrolować zawartość dwutlenku węgla w powietrzu, podpisano protokoły z Kioto i Paryża, nakładające pewne obowiązki na gospodarki narodowe. Ponadto wielu wiodących producentów samochodów ogłosiło, że do roku 2020-25 wycofa modele z silnikami spalinowymi i przestawi się na pojazdy hybrydowe i elektryczne. Jednak niektóre z wiodących światowych gospodarek, jak Chiny czy Stany Zjednoczone, nie spieszą się z wypełnianiem starych i przyjmowaniem nowych zobowiązań, powołując się na zagrożenie dla standardu życia w ich krajach.

Dwutlenek węgla i my: dlaczego CO 2 jest niebezpieczny?

Dwutlenek węgla jest jednym z produktów przemiany materii w organizmie człowieka. Odgrywa dużą rolę w kontrolowaniu oddychania i dopływu krwi do narządów. Wzrost zawartości CO 2 we krwi powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, które dzięki temu są w stanie transportować więcej tlenu do tkanek i narządów. Podobnie układ oddechowy jest zmuszany do większej aktywności, jeśli stężenie dwutlenku węgla w organizmie wzrasta. Ta właściwość jest wykorzystywana w respiratorach do pobudzania własnych narządów oddechowych pacjenta do większej aktywności.

Poza wymienionymi korzyściami, nadmiar stężenia CO 2 może zaszkodzić organizmowi. Zwiększona zawartość we wdychanym powietrzu prowadzi do nudności, bólu głowy, uduszenia, a nawet utraty przytomności. Ciało protestuje przeciwko dwutlenkowi węgla i daje sygnały osobie. Wraz z dalszym wzrostem stężenia rozwija się niedobór tlenu lub niedotlenienie. Co 2 zapobiega przyczepianiu się tlenu do cząsteczek hemoglobiny, które wykonują ruch związanych gazów w układzie krążenia. Głód tlenowy prowadzi do spadku wydolności, osłabienia reakcji i zdolności do analizowania sytuacji i podejmowania decyzji, apatii i może doprowadzić do śmierci.

Takie stężenia dwutlenku węgla są niestety osiągalne nie tylko w ciasnych kopalniach, ale także w źle wentylowanych salach wykładowych, salach koncertowych, biurowcach i pojazdach - wszędzie na ograniczonej przestrzeni bez dostatecznej wymiany powietrza z środowisko gromadzi się duża liczba osób.

Główna aplikacja

CO 2 ma szerokie zastosowanie w przemyśle iw życiu codziennym - w gaśnicach i do produkcji sody, do chłodzenia żywności oraz do tworzenia obojętnej atmosfery podczas spawania.

Wykorzystanie dwutlenku węgla notuje się w takich branżach jak:

• do czyszczenia powierzchni suchym lodem.

farmaceutyki

• do chemicznej syntezy składników leków;
• tworzenie obojętnej atmosfery;
• normalizacja wskaźnika pH odpadów produkcyjnych.

przemysł spożywczy

• produkcja napojów gazowanych;
• pakowanie żywności w atmosferze obojętnej w celu wydłużenia okresu przydatności do spożycia;
• odkofeinowanie ziaren kawy;
• zamrażanie lub chłodzenie żywności.

Medycyna, analizy i ekologia

• Tworzenie atmosfery ochronnej podczas operacji brzusznych.
• Włączenie do mieszanek oddechowych jako środek pobudzający oddychanie.
• w analizach chromatograficznych.
• Utrzymanie poziomu pH w płynnych produktach odpadowych.

Elektronika

• Chłodzenie elementów i urządzeń elektronicznych podczas badań odporności na temperaturę.
• Czyszczenie ścierne w mikroelektronice (w fazie stałej).
• Czynnik oczyszczający w produkcji kryształów krzemu.

Przemysł chemiczny

Jest szeroko stosowany w syntezie chemicznej jako odczynnik i regulator temperatury w reaktorze. CO 2 doskonale nadaje się do odkażania odpadów płynnych o niskim wskaźniku pH.

Stosowany jest również do suszenia substancji polimerowych, materiałów włóknistych pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, w produkcji masy celulozowej w celu normalizacji poziomu pH zarówno składników procesu głównego, jak i jego odpadów.

Przemysł metalurgiczny

W metalurgii CO 2 służy głównie ekologii, chroniąc przyrodę przed szkodliwymi emisjami poprzez ich neutralizację:

• W metalurgii żelaza - do neutralizacji gazów topniejących oraz do dolnego mieszania wytopu.
• W metalurgii metali nieżelaznych przy produkcji ołowiu, miedzi, niklu i cynku - do neutralizacji gazów podczas transportu kadzi ze stopionym lub gorącym wlewkiem.
• Jako środek redukujący w organizowaniu obiegu kwaśnych wód kopalnianych.

Spawanie w środowisku dwutlenku węgla

Odmianą spawania łukiem krytym jest spawanie dwutlenkiem węgla. Operacje spawania dwutlenkiem węgla są przeprowadzane za pomocą zużywalnej elektrody i są powszechne w procesie prac instalacyjnych, usuwania usterek i naprawy części o cienkich ściankach.

Tabela pokazuje ciepło właściwości fizyczne dwutlenku węgla CO 2 w zależności od temperatury i ciśnienia. Właściwości w tabeli podano w temperaturach od 273 do 1273 K i ciśnieniach od 1 do 100 atm.

Rozważ tak ważną właściwość dwutlenku węgla jak.
Gęstość dwutlenku węgla wynosi 1,913 kg / m3 w normalnych warunkach (w n.o.). Z tabeli wynika, że ​​gęstość dwutlenku węgla w znacznym stopniu zależy od temperatury i ciśnienia - wraz ze wzrostem ciśnienia gęstość CO 2 znacznie wzrasta, a wraz ze wzrostem temperatury gazu maleje. Tak więc po podgrzaniu o 1000 stopni gęstość dwutlenku węgla zmniejsza się 4,7 razy.

Jednak wraz ze wzrostem ciśnienia dwutlenku węgla jego gęstość zaczyna rosnąć i znacznie silniej niż maleje podczas ogrzewania. Na przykład przy ciśnieniu i temperaturze 0°C gęstość dwutlenku węgla wzrasta już do wartości 20,46 kg/m 3 .

Należy zauważyć, że wzrost ciśnienia gazu prowadzi do proporcjonalnego wzrostu wartości jego gęstości, czyli przy 10 atm. środek ciężkości 10 razy więcej dwutlenku węgla niż przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym.

W tabeli przedstawiono następujące właściwości termofizyczne dwutlenku węgla:

• gęstość dwutlenku węgla w kg/m 3 ;
• ciepło właściwe, kJ/(kg st.);
• , W/(m stopnie);
• lepkość dynamiczna, Pa·s;
• dyfuzyjność cieplna, m2/s;
• lepkość kinematyczna, m2/s;
• liczba Prandtla.

Uwaga: bądź ostrożny! Przewodność cieplna w tabeli jest podana do potęgi 10 2 . Nie zapomnij podzielić przez 100!

Właściwości termofizyczne dwutlenku węgla CO 2 pod ciśnieniem atmosferycznym

W tabeli podano właściwości termofizyczne dwutlenku węgla CO 2 w zależności od temperatury (w zakresie od -75 do 1500°C) przy ciśnieniu atmosferycznym. Podano następujące właściwości termofizyczne dwutlenku węgla:

• , Pa s;
• współczynnik przewodności cieplnej, W/(m st.);
• liczba Prandtla.

Zgodnie z tabelą można zauważyć, że wraz ze wzrostem temperatury wzrasta również przewodność cieplna i lepkość dynamiczna dwutlenku węgla. Uwaga: bądź ostrożny! Przewodność cieplna w tabeli jest podana do potęgi 10 2 . Nie zapomnij podzielić przez 100!

Przewodność cieplna dwutlenku węgla CO 2 w zależności od temperatury i ciśnienia

przewodność cieplna dwutlenku węgla CO 2 w zakresie temperatur od 220 do 1400 K i pod ciśnieniem od 1 do 600 atm. Powyższe kreski w tabeli odnoszą się do ciekłego CO 2 .

Należy zauważyć że przewodność cieplna skroplonego dwutlenku węgla maleje wraz ze wzrostem temperatury i wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia. Dwutlenek węgla (w fazie gazowej) staje się bardziej przewodzący ciepło, zarówno ze wzrostem temperatury, jak i ze wzrostem jego ciśnienia.

Przewodność cieplna w tabeli jest podana w jednostkach W/(m deg). Bądź ostrożny! Przewodność cieplna w tabeli jest podana do potęgi 10 3 . Nie zapomnij podzielić przez 1000!

Przewodność cieplna dwutlenku węgla CO 2 w obszarze krytycznym

W tabeli przedstawiono przewodność cieplną dwutlenku węgla CO 2 w obszarze krytycznym w zakresie temperatur od 30 do 50°C i pod ciśnieniem .
Uwaga: bądź ostrożny! Przewodność cieplna w tabeli jest podana do potęgi 10 3 . Nie zapomnij podzielić przez 1000! Przewodność cieplna w tabeli jest podana w W/(m st.).

Przewodność cieplna zdysocjowanego dwutlenku węgla CO 2 w wysokich temperaturach

W tabeli przedstawiono wartości przewodności cieplnej zdysocjowanego dwutlenku węgla CO 2 w zakresie temperatur od 1600 do 4000 K i przy ciśnieniach od 0,01 do 100 atm. Bądź ostrożny! Przewodność cieplna w tabeli jest podana do potęgi 10 3 . Nie zapomnij podzielić przez 1000!

Tabela pokazuje wartości przewodność cieplna ciekłego dwutlenku węgla CO 2 na linii nasycenia w funkcji temperatury.
Uwaga: bądź ostrożny! Przewodność cieplna w tabeli jest podana do potęgi 10 3 . Nie zapomnij podzielić przez 1000!
Przewodność cieplna w tabeli jest podana w W/(m st.).

dwutlenek węgla (dwutlenek węgla), zwany także kwasem węglowym, jest najważniejszym składnikiem w składzie napojów gazowanych. Decyduje o smaku i stabilności biologicznej napojów, nadaje im właściwości musujące i orzeźwiające.

Właściwości chemiczne. Chemicznie dwutlenek węgla jest obojętny. Utworzony z uwolnieniem dużej ilości ciepła, jako produkt całkowitego utlenienia węgla jest bardzo stabilny. Reakcje redukcji dwutlenku węgla zachodzą tylko w wysokich temperaturach. Na przykład, wchodząc w interakcję z potasem w temperaturze 230 ° C, dwutlenek węgla jest redukowany do kwasu szczawiowego:

Wchodząc do interakcja chemiczna z wodą, gazem, w ilości nie większej niż 1% jego zawartości w roztworze, tworzy kwas węglowy, dysocjujący na jony H +, HCO 3 -, CO 2 3-. W roztworze wodnym dwutlenek węgla łatwo przedostaje się do środka reakcje chemiczne, tworząc różne sole węglowe. Dlatego wodny roztwór dwutlenku węgla jest wysoce agresywny w stosunku do metali, a także działa destrukcyjnie na beton.

właściwości fizyczne. Dwutlenek węgla służy do nasycania napojów, upłynniany przez kompresję do wysokiego ciśnienia. W zależności od temperatury i ciśnienia dwutlenek węgla może również występować w stanie gazowym lub stałym. Odpowiadająca temu temperatura i ciśnienie stan skupienia, pokazano na schemacie równowaga fazowa(Rys. 13).

W temperaturze minus 56,6 ° C i ciśnieniu 0,52 MN / m2 (5,28 kg / cm2), co odpowiada punktowi potrójnemu, dwutlenek węgla może jednocześnie znajdować się w stanie gazowym, ciekłym i stałym. Z więcej wysokie temperatury i ciśnienie, dwutlenek węgla jest w stanie ciekłym i gazowym; w temperaturze i ciśnieniu poniżej tych wskaźników gaz, bezpośrednio omijając fazę ciekłą, przechodzi w stan gazowy (sublimuje). W temperaturach powyżej krytyczna temperatura 31,5°C żadne ciśnienie nie utrzyma dwutlenku węgla w stanie ciekłym.

W stanie gazowym dwutlenek węgla jest bezbarwny, bezwonny i ma lekko kwaśny smak. W temperaturze 0 ° C i ciśnieniu atmosferycznym gęstość dwutlenku węgla wynosi 1,9769 kg / l 3; jest 1,529 razy cięższy od powietrza. W temperaturze 0°C i pod ciśnieniem atmosferycznym 1 kg gazu zajmuje objętość 506 litrów. Zależność między objętością, temperaturą i ciśnieniem dwutlenku węgla wyraża równanie:

gdzie V to objętość 1 kg gazu wm 3 / kg; T to temperatura gazu w °K; P - ciśnienie gazu w N / m 2; R jest stałą gazową; A jest dodatkową wartością uwzględniającą odchylenie od równania stanu gazu doskonałego;

Skroplony dwutlenek węgla- bezbarwna, przezroczysta, łatwo ruchliwa ciecz, przypominająca wygląd alkohol lub eter. Gęstość cieczy w temperaturze 0°C wynosi 0,947. W temperaturze 20°C skroplony gaz przechowuje się pod ciśnieniem 6,37 MN/m2 (65 kg/cm2) w stalowych butlach. Przy swobodnym wypływie z balonu ciecz odparowuje wraz z pochłanianiem dużej ilości ciepła. Gdy temperatura spadnie do minus 78,5°C, część cieczy zamarza, zamieniając się w tzw. suchy lód. Pod względem twardości suchy lód jest zbliżony do kredy i ma matowo biały kolor. Suchy lód odparowuje wolniej niż płyn i bezpośrednio przechodzi w stan gazowy.

W temperaturze minus 78,9 ° C i ciśnieniu 1 kg / cm 2 (9,8 MN / m 2) ciepło sublimacji suchego lodu wynosi 136,89 kcal / kg (573,57 kJ / kg).

Soda, wulkan, Wenus, lodówka – co mają ze sobą wspólnego? Dwutlenek węgla. Zebraliśmy dla Was najwięcej interesująca informacja o jednym z najważniejszych związków chemicznych na ziemi.

Co to jest dwutlenek węgla

Dwutlenek węgla znany jest głównie w stanie gazowym, tj. jak dwutlenek węgla z prostym wzór chemiczny CO2. W tej postaci istnieje w normalnych warunkach - przy ciśnieniu atmosferycznym i "normalnych" temperaturach. Ale przy podwyższonym ciśnieniu, ponad 5850 kPa (takie jest np głębokość morza około 600 m), gaz ten zamienia się w ciecz. A przy silnym schłodzeniu (minus 78,5°C) krystalizuje i staje się tak zwanym suchym lodem, który jest szeroko stosowany w handlu do przechowywania mrożonek w lodówkach.

Ciekły dwutlenek węgla i suchy lód są produkowane i wykorzystywane w ludzka aktywność, ale formy te są niestabilne i łatwo ulegają rozpadowi.

Ale gazowy dwutlenek węgla jest wszechobecny: jest uwalniany podczas oddychania zwierząt i roślin i jest ważną częścią składu chemicznego atmosfery i oceanów.

Właściwości dwutlenku węgla

Dwutlenek węgla CO2 jest bezbarwny i bezwonny. W normalnych warunkach nie ma smaku. Jednak przy wdychaniu dużych stężeń dwutlenku węgla w ustach można wyczuć kwaśny smak, spowodowany tym, że dwutlenek węgla rozpuszcza się na błonach śluzowych i w ślinie, tworząc słaby roztwór kwasu węglowego.

Nawiasem mówiąc, to właśnie zdolność dwutlenku węgla do rozpuszczania się w wodzie jest wykorzystywana do wytwarzania wody gazowanej. Bąbelki lemoniady - ten sam dwutlenek węgla. Pierwsze urządzenie do nasycania wody CO2 wynaleziono już w 1770 roku, a już w 1783 roku przedsiębiorczy Szwajcar Jacob Schwepp rozpoczął produkcja przemysłowa soda (marka Schweppes nadal istnieje).

Dwutlenek węgla jest 1,5 razy cięższy od powietrza, więc ma tendencję do „osadzania się” w dolnych warstwach, jeśli pomieszczenie jest słabo wentylowane. Znany jest efekt „psiej jaskini”, gdzie CO2 jest uwalniany bezpośrednio z ziemi i gromadzi się na wysokości około pół metra. Dorosły, wchodząc do takiej jaskini, na wysokości swojego wzrostu nie odczuwa nadmiaru dwutlenku węgla, ale psy znajdują się właśnie w grubej warstwie dwutlenku węgla i ulegają zatruciu.

CO2 nie podtrzymuje spalania, dlatego stosuje się go w gaśnicach i systemach gaśniczych. Trik z gaszeniem płonącej świecy zawartością rzekomo pustej szklanki (ale w rzeczywistości dwutlenkiem węgla) opiera się właśnie na tej właściwości dwutlenku węgla.

Dwutlenek węgla w przyrodzie: źródła naturalne

Dwutlenek węgla jest wytwarzany w przyrodzie z różnych źródeł:

• Oddychanie zwierząt i roślin.
  Każdy uczeń wie, że rośliny pochłaniają dwutlenek węgla CO2 z powietrza i wykorzystują go w procesie fotosyntezy. Niektóre gospodynie domowe próbują odpokutować za niedociągnięcia obfitością roślin domowych. Jednak rośliny nie tylko pochłaniają, ale także uwalniają dwutlenek węgla przy braku światła w ramach procesu oddychania. Dlatego dżungla w słabo wentylowanej sypialni nie jest dobrym pomysłem: w nocy poziom CO2 wzrośnie jeszcze bardziej.
• Aktywność wulkaniczna.
  Dwutlenek węgla jest częścią gazów wulkanicznych. Na obszarach o dużej aktywności wulkanicznej CO2 może być uwalniany bezpośrednio z gruntu – ze szczelin i uskoków zwanych mofetami. Stężenie dwutlenku węgla w dolinach mofetowych jest tak wysokie, że wiele małych zwierząt umiera, gdy tam dotrą.
• rozkład materii organicznej.
  Dwutlenek węgla powstaje podczas spalania i rozkładu materii organicznej. Pożarom lasów towarzyszą naturalne emisje objętościowe dwutlenku węgla.

Dwutlenek węgla jest „magazynowany” w przyrodzie w postaci związków węgla w minerałach: węglu, ropie naftowej, torfie, wapieniu. Ogromne rezerwy CO2 znajdują się w postaci rozpuszczonej w oceanach świata.

Uwolnienie dwutlenku węgla z otwartego zbiornika może doprowadzić do katastrofy limnologicznej, jak to miało miejsce na przykład w 1984 i 1986 roku. w jeziorach Manun i Nyos w Kamerunie. Oba jeziora powstały na miejscu kraterów wulkanicznych – obecnie wymarły, ale w głębinach wulkaniczna magma nadal emituje dwutlenek węgla, który unosi się do wód jezior i rozpuszcza się w nich. W wyniku szeregu procesów klimatycznych i geologicznych stężenie dwutlenku węgla w wodach przekroczyło wartość krytyczną. Ogromna ilość dwutlenku węgla została uwolniona do atmosfery, która niczym lawina zeszła po zboczach gór. Około 1800 osób padło ofiarą katastrof limnologicznych na jeziorach Kamerunu.

Sztuczne źródła dwutlenku węgla

Głównymi antropogenicznymi źródłami dwutlenku węgla są:

• emisje przemysłowe związane z procesami spalania;
• transport samochodowy.

Pomimo tego, że udział transportu przyjaznego dla środowiska na świecie rośnie, zdecydowana większość ludności świata nie będzie w najbliższym czasie mogła (lub nie będzie chciała) przesiąść się na nowe samochody.

Aktywne wylesianie na cele przemysłowe prowadzi również do wzrostu stężenia dwutlenku węgla CO2 w powietrzu.

CO2 jest jednym z końcowych produktów metabolizmu (rozkładu glukozy i tłuszczów). Jest wydzielany w tkankach i przenoszony przez hemoglobinę do płuc, przez które jest wydychany. W powietrzu wydychanym przez człowieka znajduje się około 4,5% dwutlenku węgla (45 000 ppm) – 60-110 razy więcej niż w powietrzu wdychanym.

Dwutlenek węgla odgrywa ważną rolę w regulacji ukrwienia i oddychania. Wzrost poziomu CO2 we krwi powoduje rozszerzenie naczyń włosowatych, co pozwala na przepływ większej ilości krwi, która dostarcza tlen do tkanek i usuwa dwutlenek węgla.

Układ oddechowy jest również stymulowany wzrostem dwutlenku węgla, a nie brakiem tlenu, jak mogłoby się wydawać. W rzeczywistości brak tlenu nie jest odczuwany przez organizm przez długi czas i jest całkiem możliwe, że w rozrzedzonym powietrzu osoba straci przytomność, zanim poczuje brak powietrza. Pobudzające właściwości CO2 są wykorzystywane w urządzeniach do sztucznego oddychania: tam dwutlenek węgla miesza się z tlenem, aby „uruchomić” układ oddechowy.

Dwutlenek węgla i my: dlaczego CO2 jest niebezpieczny?

Dwutlenek węgla jest tak samo niezbędny dla ludzkiego organizmu jak tlen. Ale podobnie jak z tlenem, nadmiar dwutlenku węgla szkodzi naszemu samopoczuciu.

Wysokie stężenie CO2 w powietrzu prowadzi do zatrucia organizmu i wywołuje stan hiperkapnii. W przypadku hiperkapni osoba doświadcza trudności w oddychaniu, nudności, ból głowy a nawet może stracić przytomność. Jeśli zawartość dwutlenku węgla nie spada, przychodzi kolej - głód tlenu. Faktem jest, że zarówno dwutlenek węgla, jak i tlen poruszają się po ciele na tym samym „transporcie” - hemoglobinie. Zwykle „podróżują” razem, przyczepiając się do różnych miejsc na cząsteczce hemoglobiny. Jednak zwiększone stężenie dwutlenku węgla we krwi zmniejsza zdolność tlenu do wiązania się z hemoglobiną. Zmniejsza się ilość tlenu we krwi i dochodzi do niedotlenienia.

Takie niezdrowe dla organizmu konsekwencje występują przy wdychaniu powietrza o zawartości CO2 powyżej 5000 ppm (może to być np. powietrze w kopalniach). Szczerze mówiąc, w zwykłym życiu praktycznie nie spotykamy takiego powietrza. Jednak nawet znacznie niższe stężenie dwutlenku węgla nie jest dobre dla zdrowia.

Według ustaleń niektórych już 1000 ppm CO2 powoduje zmęczenie i ból głowy u połowy badanych. Wiele osób zaczyna odczuwać bliskość i dyskomfort jeszcze wcześniej. Na dalszy wzrost stężenia dwutlenku węgla do 1500 - 2500 ppm są krytyczne, mózg jest „leniwy” w podejmowaniu inicjatywy, przetwarzaniu informacji i podejmowaniu decyzji.

A jeśli poziom 5000 ppm jest prawie niemożliwy w Życie codzienne, to 1000, a nawet 2500 ppm może łatwo stać się częścią rzeczywistości nowoczesny mężczyzna. Nasze badania pokazały, że w słabo wentylowanych salach lekcyjnych poziom CO2 przez większość czasu utrzymuje się na poziomie powyżej 1500 ppm, a czasami przekracza 2000 ppm. Istnieją wszelkie przesłanki, by sądzić, że podobnie jest w wielu biurach, a nawet mieszkaniach.

Fizjolodzy uważają 800 ppm za bezpieczny poziom dwutlenku węgla dla dobrego samopoczucia człowieka.

Inne badanie wykazało związek między poziomem CO2 a stresem oksydacyjnym: im wyższy poziom dwutlenku węgla, tym bardziej cierpimy z powodu niszczenia komórek naszego organizmu.

Dwutlenek węgla w atmosferze ziemskiej

W atmosferze naszej planety jest tylko około 0,04% CO2 (to jest około 400 ppm), a ostatnio było jeszcze mniej: dwutlenek węgla przekroczył granicę 400 ppm dopiero jesienią 2016 roku. Naukowcy przypisują wzrost poziomu CO2 w atmosferze uprzemysłowieniu: w połowie XVIII wieku, w przededniu rewolucji przemysłowej, było to zaledwie około 270 ppm.

Wiesz już, że podczas wydechu z płuc wydostaje się dwutlenek węgla. Co wiesz o tej substancji? Prawdopodobnie trochę. Dzisiaj odpowiem na wszystkie pytania związane z dwutlenkiem węgla.

Definicja

Substancja ta w normalnych warunkach jest bezbarwnym gazem. W wielu źródłach można to nazwać inaczej: tlenek węgla (IV) i bezwodnik węgla oraz dwutlenek węgla i dwutlenek węgla.

Nieruchomości

Dwutlenek węgla (wzór CO 2) jest bezbarwnym gazem o kwaśnym zapachu i smaku, rozpuszczalnym w wodzie. Przy odpowiednim schłodzeniu tworzy śnieżną masę zwaną suchym lodem (zdjęcie poniżej), która sublimuje w temperaturze -78 o C.

Jest to jeden z produktów rozkładu lub spalania jakiejkolwiek materii organicznej. Rozpuszcza się w wodzie tylko w temperaturze 15°C i tylko wtedy, gdy stosunek woda: dwutlenek węgla wynosi 1:1. Gęstość dwutlenku węgla może być różna, ale w standardowych warunkach wynosi 1,976 kg / m3. Dzieje się tak, jeśli jest w postaci gazowej, aw innych stanach (ciekły / gazowy) wartości gęstości również będą różne. Substancja ta jest kwaśnym tlenkiem, jej dodatek do wody prowadzi do powstania kwasu węglowego. Jeśli połączysz dwutlenek węgla z jakąkolwiek zasadą, to w wyniku późniejszej reakcji powstają węglany i węglowodory. Ten tlenek nie może podtrzymywać spalania, z kilkoma wyjątkami. Ten aktywne metale, iw tego rodzaju reakcji pobierają z niego tlen.

Paragon

dwutlenek węgla i niektóre inne gazy duże ilości uwalniane podczas produkcji alkoholu lub rozkładu naturalnych węglanów. Otrzymane gazy następnie przemywa się rozpuszczonym węglanem potasu. Po tym następuje absorpcja przez nie dwutlenku węgla, produktem tej reakcji jest wodorowęglan, przez ogrzewanie roztworu z którego otrzymuje się pożądany tlenek.

Ale teraz z powodzeniem zastępuje się go etanoloaminą rozpuszczoną w wodzie, która pochłania tlenek węgla zawarty w spalinach i uwalnia go po podgrzaniu. Również ten gaz jest produktem ubocznym tych reakcji, w których otrzymuje się czysty azot, tlen i argon. W laboratorium pewna ilość dwutlenku węgla powstaje, gdy węglany i wodorowęglany reagują z kwasami. Powstaje również podczas reakcji sody oczyszczonej i soku z cytryny lub tego samego wodorowęglanu sodu i octu (zdjęcie).

Aplikacja

Przemysł spożywczy nie może obejść się bez użycia dwutlenku węgla, gdzie znany jest jako środek konserwujący i spulchniający, o kodzie E290. Każda gaśnica zawiera go w postaci płynu.

Również czterowartościowy tlenek węgla, który uwalnia się podczas procesu fermentacji, służy jako dobry opatrunek pogłówny dla roślin akwariowych. Występuje również w znanej sodzie, którą wiele osób często kupuje w sklepie spożywczym. Spawanie drutem odbywa się w środowisku dwutlenku węgla, ale jeśli temperatura tego procesu jest bardzo wysoka, to towarzyszy mu dysocjacja dwutlenku węgla, w której uwalnia się tlen, który utlenia metal. Wtedy spawanie nie jest kompletne bez odtleniaczy (manganu lub krzemu). Dwutlenkiem węgla pompowane są koła rowerowe, jest on również obecny w kanistrach broni pneumatycznej (taka odmiana nazywana jest balonem gazowym). Również ten tlenek w stanie stałym, zwany suchym lodem, jest potrzebny w handlu jako czynnik chłodniczy, badania naukowe oraz podczas naprawy niektórych urządzeń.

Oto jak użyteczny jest dwutlenek węgla dla ludzi. I to nie tylko w przemyśle, ale także odgrywa ważną rolę rola biologiczna: bez niej nie może zachodzić wymiana gazowa, regulacja napięcia naczyń, fotosynteza i wiele innych naturalnych procesów. Jednak jej nadmiar lub brak w powietrzu przez pewien czas może negatywnie wpłynąć na kondycję fizyczną wszystkich żywych organizmów.