Szóda, vulkán, Vénusz, hűtőszekrény – mi a közös bennük? Szén-dioxid. Összegyűjtöttük Önnek a legérdekesebb információkat a Föld egyik legfontosabb kémiai vegyületéről.

Mi a szén-dioxid

A szén-dioxid főleg gáz halmazállapotban ismert, azaz. szén-dioxidként, egyszerű kémiai képlettel CO2. Ebben a formában normál körülmények között létezik - légköri nyomáson és „rendes” hőmérsékleten. De megnövekedett nyomáson, 5850 kPa felett (mint például a nyomás körülbelül 600 méteres tengermélységben), ez a gáz folyadékká alakul. Erősen lehűtve (mínusz 78,5°C) pedig kikristályosodik, és úgynevezett szárazjéggé válik, amelyet a kereskedelemben széles körben használnak fagyasztott élelmiszerek hűtőszekrényben való tárolására.

Folyékony szén-dioxidot és szárazjeget állítanak elő és használnak fel az emberi tevékenységekben, de ezek a formák instabilok és könnyen szétesnek.

A szén-dioxid azonban mindenütt jelen van: az állatok és növények légzése során szabadul fel, és fontos része a légkör és az óceán kémiai összetételének.

A szén-dioxid tulajdonságai

A szén-dioxid CO2 színtelen és szagtalan. Normál körülmények között nincs íze. Ha azonban nagy koncentrációban lélegez be szén-dioxidot, savanyú ízt érezhet a szájában, amit a nyálkahártyákon és a nyálban feloldódó szén-dioxid okoz, és gyenge szénsavoldatot képez.

Egyébként a szén-dioxid vízben való oldódási képességét használják szénsavas víz előállítására. A limonádé buborékok ugyanaz a szén-dioxid. Az első készüléket a víz CO2-vel való telítésére 1770-ben találták fel, és már 1783-ban a vállalkozó szellemű svájci Jacob Schweppes megkezdte a szóda ipari gyártását (a Schweppes márka még mindig létezik).

A szén-dioxid másfélszer nehezebb a levegőnél, ezért hajlamos az alsó rétegeiben „leülepedni”, ha a helyiség rosszul szellőzik. Ismert a „kutyabarlang” effektus, ahol a CO2 közvetlenül a talajból szabadul fel, és körülbelül fél méteres magasságban halmozódik fel. Egy ilyen barlangba belépő felnőtt a növekedés csúcsán nem érzi a szén-dioxid feleslegét, de a kutyák közvetlenül egy vastag szén-dioxid rétegben találják magukat, és megmérgeződnek.

A CO2 nem támogatja az égést, ezért használják tűzoltó készülékekben és tűzoltó rendszerekben. Az égő gyertya állítólagos üres pohár tartalmával (de valójában szén-dioxiddal) történő eloltás trükkje éppen a szén-dioxid ezen tulajdonságán alapul.

Szén-dioxid a természetben: természetes források

A természetben a szén-dioxid különböző forrásokból képződik:

• Állatok és növények légzése.
  Minden iskolás tudja, hogy a növények a levegőből felszívják a szén-dioxidot, és felhasználják a fotoszintézis folyamataiban. Egyes háziasszonyok rengeteg szobanövény segítségével próbálják pótolni a hiányosságokat. A növények azonban nem csak felszívják, hanem fény hiányában szén-dioxidot is bocsátanak ki – ez a légzési folyamat része. Ezért nem jó ötlet egy dzsungel egy rosszul szellőző hálószobában: a CO2-szint még jobban meg fog emelkedni éjszaka.
• Vulkáni tevékenység.
  A szén-dioxid a vulkáni gázok része. A magas vulkáni aktivitású területeken a CO2 közvetlenül a talajból szabadulhat fel – a mofeteknek nevezett repedésekből és repedésekből. A mofettal rendelkező völgyekben a szén-dioxid koncentrációja olyan magas, hogy sok kis állat elpusztul, amikor odaér.
• Szerves anyagok bomlása.
  A szerves anyagok égése és bomlása során szén-dioxid keletkezik. Jelentős természetes szén-dioxid-kibocsátás kíséri az erdőtüzeket.

A szén-dioxid a természetben szénvegyületek formájában „tárolódik” ásványi anyagokban: szén, olaj, tőzeg, mészkő. Hatalmas CO2-tartalékok találhatók oldott formában a világ óceánjaiban.

A nyitott tározóból a szén-dioxid kibocsátása limnológiai katasztrófához vezethet, mint például 1984-ben és 1986-ban. a kameruni Manoun és Nyos tavakban. Mindkét tó vulkáni kráterek helyén keletkezett - mára kihaltak, de a mélyben a vulkáni magma még szén-dioxidot bocsát ki, ami a tavak vizébe emelkedik és feloldódik bennük. Számos éghajlati és geológiai folyamat eredményeként a vizekben a szén-dioxid koncentrációja meghaladta a kritikus értéket. Hatalmas mennyiségű szén-dioxid került a légkörbe, amely lavinaként vonult le a hegyoldalakon. Körülbelül 1800 ember vált limnológiai katasztrófák áldozatává a kameruni tavakon.

Mesterséges szén-dioxid források

A szén-dioxid fő antropogén forrásai a következők:

• égési folyamatokhoz kapcsolódó ipari kibocsátások;
• autószállítás.

Hiába növekszik a környezetbarát közlekedés részaránya a világon, a világ lakosságának túlnyomó többségének nem lesz egyhamar lehetősége (vagy kedve) új autóra váltani.

Az ipari célú aktív erdőirtás a levegő szén-dioxid-CO2 koncentrációjának növekedéséhez is vezet.

A CO2 az anyagcsere (a glükóz és zsírok lebontása) egyik végterméke. A szövetekben kiválasztódik, és a hemoglobin segítségével a tüdőbe kerül, amelyen keresztül kilélegzik. Az ember által kilélegzett levegő körülbelül 4,5% szén-dioxidot (45 000 ppm) tartalmaz - 60-110-szer többet, mint a belélegzett levegőben.

A szén-dioxid nagy szerepet játszik a véráramlás és a légzés szabályozásában. A vér CO2-szintjének emelkedése a hajszálerek kitágulását okozza, így több vér jut át, ami oxigént juttat a szövetekbe és eltávolítja a szén-dioxidot.

A légzőrendszert a szén-dioxid emelkedése is serkenti, nem pedig az oxigénhiány, mint amilyennek látszik. Valójában az oxigénhiányt a szervezet hosszú ideig nem érzi, és nagyon valószínű, hogy a ritka levegőben az ember elveszíti eszméletét, mielőtt levegőhiányt érezne. A CO2 stimuláló tulajdonságát a mesterséges lélegeztető készülékekben használják: ahol a szén-dioxidot oxigénnel keverik, hogy „beindítsák” a légzőrendszert.

A szén-dioxid és mi: miért veszélyes a CO2?

A szén-dioxid ugyanúgy szükséges az emberi szervezet számára, mint az oxigén. De akárcsak az oxigénnél, a szén-dioxid-többlet is károsítja a közérzetünket.

A levegőben lévő magas CO2 koncentráció a szervezet mérgezéséhez vezet, és hypercapnia állapotot okoz. Hypercapnia esetén az ember légzési nehézséget, hányingert, fejfájást tapasztal, és akár eszméletét is elveszítheti. Ha a szén-dioxid-tartalom nem csökken, akkor oxigén éhezés következik be. A helyzet az, hogy mind a szén-dioxid, mind az oxigén ugyanazon a „szállításon” - a hemoglobinon - mozog a szervezetben. Normális esetben együtt „utaznak”, a hemoglobinmolekula különböző helyeihez tapadva. Azonban a szén-dioxid megnövekedett koncentrációja a vérben csökkenti az oxigén hemoglobinhoz való kötődési képességét. Csökken az oxigén mennyisége a vérben, és hipoxia lép fel.

Ilyen egészségtelen következmények a szervezetre nézve akkor jelentkeznek, ha 5000 ppm-nél nagyobb CO2-tartalmú levegőt lélegzünk be (ez lehet például a bányák levegője). Az igazat megvallva, a hétköznapi életben gyakorlatilag soha nem találkozunk ilyen levegővel. A szén-dioxid jóval alacsonyabb koncentrációja azonban nem a legjobb hatással van az egészségre.

Egyes megállapítások szerint már 1000 ppm CO2 is fáradtságot és fejfájást okoz az alanyok felénél. Sokan még korábban kezdik érezni a fülledtséget és a kényelmetlenséget. A szén-dioxid-koncentráció további 1500-2500 ppm-re történő kritikus növekedésével az agy „lusta” kezdeményezni, feldolgozni az információkat és döntéseket hozni.

És ha az 5000 ppm-es szint szinte lehetetlen a mindennapi életben, akkor az 1000, sőt a 2500 ppm is könnyen része lehet a modern ember valóságának. A mi vizsgálataink azt mutatták, hogy a ritkán szellőztetett iskolai osztálytermekben a CO2-szint az idő nagy részében 1500 ppm felett marad, és néha 2000 ppm fölé is ugorhat. Minden okunk megvan azt hinni, hogy sok irodában, sőt lakásban is hasonló a helyzet.

A fiziológusok a 800 ppm-et az emberi jólét szempontjából biztonságos szén-dioxid-szintnek tartják.

Egy másik tanulmány összefüggést talált a CO2-szint és az oxidatív stressz között: minél magasabb a szén-dioxid szint, annál jobban szenvedünk az oxidatív stressztől, ami károsítja szervezetünk sejtjeit.

Szén-dioxid a Föld légkörében

Bolygónk légkörében mindössze 0,04% CO2 van (ez körülbelül 400 ppm), újabban pedig még kevesebb: a szén-dioxid csak 2016 őszén lépte át a 400 ppm-es határt. A tudósok az iparosodásnak tulajdonítják a légkör CO2-szintjének emelkedését: a 18. század közepén, az ipari forradalom előestéjén ez még csak körülbelül 270 ppm volt.

Azt már tudod, hogy amikor kilélegzel, szén-dioxid távozik a tüdődből. De mit tudsz erről az anyagról? Valószínűleg egy kicsit. Ma minden szén-dioxiddal kapcsolatos kérdésére válaszolok.

Meghatározás

Ez az anyag normál körülmények között színtelen gáz. Sok forrásban másként is nevezhető: szén-monoxid (IV), és szénanhidrid, valamint szén-dioxid és szén-dioxid.

Tulajdonságok

A szén-dioxid (CO 2 képlet) színtelen gáz, savas szagú és ízű, vízben oldódik. Ha megfelelően hűtjük, szárazjégnek nevezett hószerű masszát képez (fotó lent), amely -78 o C-on szublimál.

Bármilyen szerves anyag bomlási vagy égési terméke. Vízben csak 15 o C hőmérsékleten oldódik, és csak akkor, ha a víz:szén-dioxid arány 1:1. A szén-dioxid sűrűsége változhat, de normál körülmények között 1,976 kg/m3. Ez akkor van, ha gáz halmazállapotú, és más állapotokban (folyékony/gáz halmazállapotú) a sűrűségértékek is eltérőek lesznek. Ez az anyag egy savas oxid, vízhez adva szénsav keletkezik. Ha a szén-dioxidot bármilyen lúggal kombinálja, az ezt követő reakció karbonátok és bikarbonátok képződését eredményezi. Ez az oxid néhány kivételtől eltekintve nem támogatja az égést. Ezek reaktív fémek, és az ilyen típusú reakciók során elvonják az oxigént.

Nyugta

Szén-dioxid és néhány más gáz nagy mennyiségben szabadul fel alkohol képződésekor vagy a természetes karbonátok bomlásakor. A keletkező gázokat ezután oldott kálium-karbonáttal mossuk. Ezt követi a szén-dioxid abszorpciója, ennek a reakciónak a terméke a hidrogén-karbonát, amelynek az oldatát melegítve kapjuk a kívánt oxidot.

Most azonban sikeresen felváltja a vízben oldott etanol-amin, amely elnyeli a füstgázban lévő szén-monoxidot, és melegítéskor felszabadítja. Ez a gáz olyan reakciók mellékterméke is, amelyek során tiszta nitrogén, oxigén és argon keletkezik. A laboratóriumban némi szén-dioxid keletkezik, amikor karbonátok és bikarbonátok reagálnak savakkal. Akkor is keletkezik, amikor szódabikarbóna és citromlé vagy ugyanaz a nátrium-hidrogén-karbonát és ecet reagál (fotó).

Alkalmazás

Az élelmiszeripar nem nélkülözheti a szén-dioxid felhasználását, ahol tartósítószerként és kelesztőként ismert, E290 kóddal. Bármely tűzoltó készülék folyékony formában tartalmazza.

Ezenkívül az erjedési folyamat során felszabaduló négyértékű szén-oxid jó táplálékként szolgál az akváriumi növények számára. A jól ismert szódában is megtalálható, amit sokan gyakran vásárolnak az élelmiszerboltban. A huzalhegesztés szén-dioxidos környezetben történik, de ha ennek a folyamatnak a hőmérséklete nagyon magas, akkor ez a szén-dioxid disszociációjával jár együtt, ami oxigént szabadít fel, ami oxidálja a fémet. Ekkor a hegesztés nem végezhető el deoxidálószerek (mangán vagy szilícium) nélkül. Szén-dioxidot használnak a kerékpár kerekeinek felfújására, a légfegyverek dobozaiban is megtalálható (ezt a típust gázpalacknak ​​nevezik). Erre a szilárd oxidra, amelyet szárazjégnek neveznek, hűtőközegként is szükség van a kereskedelemben, a tudományos kutatásokban és egyes berendezések javításánál.

Következtetés

Így hasznos a szén-dioxid az ember számára. És nem csak az iparban, fontos biológiai szerepe is van: nélküle nem megy végbe a gázcsere, az értónus szabályozása, a fotoszintézis és sok más természetes folyamat. De egy ideig a levegőben lévő feleslege vagy hiánya negatívan befolyásolhatja az összes élő szervezet fizikai állapotát.

A szén-dioxid színtelen, enyhén savanykás szagú és ízű gáz, amely az élelmiszer-adalékanyagok nemzetközi osztályozásában E290 kóddal van bejegyezve. Tartósítószerként, hajtóanyagként, antioxidánsként és savszabályozóként használják.

A szén-dioxid általános jellemzői

A szén-dioxid nehéz, szagtalan, színtelen gáz, szén-dioxid néven ismert. A szén-dioxid sajátossága, hogy légköri nyomáson képes szilárd halmazállapotból közvetlenül gáz halmazállapotúvá alakulni, megkerülve a folyékony fázist (kalorizátor). Folyékony állapotban a szén-dioxidot megemelt nyomáson tárolják. A szén-dioxid szilárd halmazállapota – fehér kristályok – „szárazjégként” ismert.

A szén-dioxid képződése a szerves anyagok égése és bomlása során megy végbe, a növények és állatok légzése során szabadul fel, és természetesen megtalálható a levegőben és az ásványi forrásokban.

A szén-dioxid előnyei és ártalmai

A szén-dioxid nem mérgező anyag, ezért az emberi szervezetre ártalmatlannak minősül. De mivel az anyagok gyomornyálkahártyába való felszívódásának folyamatát felgyorsítja, például szénsavas alkoholos italok fogyasztásakor gyors mérgezést vált ki. Akinek bármilyen problémája van a gyomor-bélrendszerrel, annak nem ajánlott elragadtatni magát az ivószódával, mert az E290 legártalmatlanabb negatív megnyilvánulása a puffadás és a böfögés.

E290 alkalmazása

A szén-dioxid fő felhasználási területe az E290 tartósítószerként való felhasználása szénsavas italok gyártásában. Gyakran használják a szőlő alapanyagok fermentációs folyamatában az erjedés szabályozására. Az E290 a csomagolt hús- és tejtermékek, pékáruk, zöldségek és gyümölcsök tárolására szolgáló tartósítószerek közé tartozik. A szárazjeget fagyasztó- és hűtőanyagként használják a fagylalt, valamint a friss hal és a tenger gyümölcsei tartósítására. Sütőporként az E290 „dolgozik” a kenyér és péksütemények sütésének folyamatában.

Az értékesítés során az E290 szén-dioxid hengerekben vagy „szárazjég” blokkok formájában, speciális zárt csomagolásban található.

Az E290 szén-dioxid használata Oroszországban

Az Orosz Föderáció területén engedélyezett az E290 élelmiszer-adalékanyag használata az élelmiszeriparban tartósítószerként és kelesztőszerként.

CO2 kémiai képletű, 44,011 g/mol molekulatömegű anyag, amely négy fázisban létezhet - gáznemű, folyékony, szilárd és szuperkritikus.

A CO2 gáz halmazállapotát általában szén-dioxidnak nevezik. Légköri nyomáson színtelen, szagtalan gáz, +20?-os hőmérsékleten 1,839 kg/m? (1,52-szer nehezebb a levegőnél), jól oldódik vízben (0,88 térfogat 1 térfogat vízben), részben kölcsönhatásba lép benne szénsav képződésével. A légkör átlagosan 0,035 térfogatszázalékot tartalmaz. A tágulás (tágulás) miatti hirtelen lehűlés során a CO2 képes deszublimálódni - közvetlenül szilárd halmazállapotba kerülni, megkerülve a folyékony fázist.

A szén-dioxid-gázt korábban gyakran rögzített gáztartályokban tárolták. Jelenleg ez a tárolási mód nem használatos; a szükséges mennyiségű szén-dioxidot közvetlenül a helyszínen nyerik - a folyékony szén-dioxid elpárologtatásával egy elgázosítóban. Ezután a gáz könnyen szivattyúzható bármely gázvezetéken 2-6 atmoszféra nyomás alatt.

A CO2 folyékony halmazállapotát technikailag „folyékony szén-dioxidnak” vagy egyszerűen „szén-dioxidnak” nevezik. Ez egy színtelen, szagtalan, átlagosan 771 kg/m3 sűrűségű folyadék, amely csak 3482...519 kPa nyomáson, 0...-56,5°C hőmérsékleten létezik („alacsony hőmérsékletű szén-dioxid” ), vagy 3482...7383 kPa nyomáson 0...+31,0 C hőmérsékleten („nagynyomású szén-dioxid”). A nagynyomású szén-dioxidot leggyakrabban úgy állítják elő, hogy a szén-dioxidot kondenzációs nyomásra préselik, miközben vízzel hűtik. Az alacsony hőmérsékletű szén-dioxidot, amely az ipari fogyasztás fő szén-dioxid formája, leggyakrabban nagynyomású ciklusban állítják elő, speciális berendezésekben háromlépcsős hűtéssel és fojtással.

Alacsony és közepes szén-dioxid-fogyasztás (nagy nyomás) esetén különféle acélpalackokat használnak tárolására és szállítására (a háztartási szifonok palackjaitól az 55 literes tartályokig). A legelterjedtebb a 40 literes, 15 000 kPa üzemi nyomású palack, amely 24 kg szén-dioxidot tartalmaz. Az acélhengerek nem igényelnek további gondozást, a szén-dioxidot hosszú ideig veszteség nélkül tárolják. A nagynyomású szén-dioxid palackok feketére vannak festve.

Jelentős fogyasztás esetén az alacsony hőmérsékletű folyékony szén-dioxid tárolására és szállítására különböző kapacitású, üzemi hűtőegységgel felszerelt izoterm tartályok szolgálnak. Vannak tároló (helyhez kötött) függőleges és vízszintes tartályok 3-250 tonnás kapacitással, szállítható tartályok 3-18 tonna kapacitással A függőleges tartályok alapozást igényelnek, és főleg korlátozott elhelyezési körülmények között használják. A vízszintes tartályok használata lehetővé teszi az alapozás költségeinek csökkentését, különösen, ha van egy közös keret szén-dioxid állomással. A tartályok alacsony hőmérsékletű acélból készült belső hegesztett edényből állnak, és poliuretán habbal vagy vákuum hőszigeteléssel rendelkeznek; külső burkolat műanyagból, horganyzott vagy rozsdamentes acélból; csővezetékek, szerelvények és vezérlőberendezések. A hegesztett edény belső és külső felületeit speciális kezelésnek vetik alá, ezáltal csökkentve a fém felületi korróziójának valószínűségét. A drága importált modelleknél a külső tömített burkolat alumíniumból készül. A tartályok használata biztosítja a folyékony szén-dioxid feltöltését és leeresztését; tárolás és szállítás termékveszteség nélkül; a súly és az üzemi nyomás vizuális ellenőrzése tankolás, tárolás és adagolás közben. Minden típusú tartály többszintű biztonsági rendszerrel van felszerelve. A biztonsági szelepek lehetővé teszik az ellenőrzést és a javítást a tartály leállítása és ürítése nélkül.

A nyomásnak a légköri nyomásra történő azonnali csökkenésével, amely egy speciális tágulási kamrába való befecskendezés során következik be (fojtás), a folyékony szén-dioxid azonnal gázzá alakul, és vékony hószerű masszává alakul, amelyet összenyomnak, és szilárd állapotban szén-dioxidot kapnak. , amelyet általában „szárazjégnek” neveznek. Légköri nyomáson 1562 kg/m? sűrűségű, -78,5 °C hőmérsékletű, fehér üvegszerű tömeg, amely a szabad levegőn a folyékony halmazállapotot megkerülve szublimál - fokozatosan elpárolog. Szárazjég közvetlenül is nyerhető olyan nagynyomású berendezésekből, amelyek alacsony hőmérsékletű szén-dioxidot állítanak elő legalább 75-80%-ban CO2-t tartalmazó gázkeverékekből. A szárazjég térfogati hűtőkapacitása csaknem háromszor nagyobb, mint a vízjégé, és 573,6 kJ/kg.

A szilárd szén-dioxidot általában 200×100×20-70 mm méretű brikettben, 3, 6, 10, 12 és 16 mm átmérőjű granulátumban állítják elő, ritkán a legfinomabb por („száraz hó”) formájában. A brikettet, granulátumot és havat legfeljebb 1-2 napig tárolják helyhez kötött földalatti bánya típusú tárolókban, kis rekeszekre osztva; biztonsági szeleppel ellátott speciális szigetelt tartályokban szállítják. Különböző gyártóktól 40-300 kg vagy nagyobb űrtartalmú konténereket használnak. A szublimáció miatti veszteség a környezeti hőmérséklettől függően 4-6% vagy több naponta.

7,39 kPa feletti nyomáson és 31,6 C feletti hőmérsékleten a szén-dioxid úgynevezett szuperkritikus állapotban van, amelyben sűrűsége olyan, mint a folyadéké, viszkozitása és felületi feszültsége pedig gázé. Ez a szokatlan fizikai anyag (folyadék) kiváló nem poláris oldószer. A szuperkritikus CO2 képes teljesen vagy szelektíven extrahálni minden 2000 daltonnál kisebb molekulatömegű nem poláris összetevőt: terpéneket, viaszokat, pigmenteket, nagy molekulatömegű telített és telítetlen zsírsavakat, alkaloidokat, zsírban oldódó vitaminokat és fitoszterolokat. A szuperkritikus CO2 oldhatatlan anyagai a cellulóz, keményítő, szerves és szervetlen nagy molekulatömegű polimerek, cukrok, glikozidok, fehérjék, fémek és sok fém sói. A hasonló tulajdonságokkal rendelkező szuperkritikus szén-dioxidot egyre gyakrabban használják szerves és szervetlen anyagok extrakciós, frakcionálási és impregnálási folyamataiban. A modern hőmotorok számára is ígéretes munkafolyadék.

• Fajsúly. A szén-dioxid fajsúlya a nyomástól, a hőmérséklettől és az aggregáció állapotától függ, amelyben található.
• A szén-dioxid kritikus hőmérséklete +31 fok. A szén-dioxid fajsúlya 0 fokon és 760 Hgmm nyomáson. egyenlő 1,9769 kg/m3.
• A szén-dioxid molekulatömege 44,0. A szén-dioxid levegőhöz viszonyított relatív tömege 1,529.
• Folyékony szén-dioxid 0 fok feletti hőmérsékleten. sokkal könnyebb, mint a víz, és csak nyomás alatt tárolható.
• A szilárd szén-dioxid fajsúlya az előállítás módjától függ. A folyékony szén-dioxid fagyáskor szárazjéggé alakul, amely átlátszó, üvegszerű szilárd anyag. Ebben az esetben a szilárd szén-dioxid a legnagyobb sűrűségű (normál nyomáson mínusz 79 fokra hűtött edényben a sűrűség 1,56). Az ipari szilárd szén-dioxid fehér színű, keménysége megközelíti a krétát,
• fajsúlya a gyártási módtól függően 1,3 - 1,6 tartományban változik.

• Állapotegyenlet. A szén-dioxid térfogata, hőmérséklete és nyomása közötti összefüggést az egyenlet fejezi ki
• V= R T/p - A, ahol
• V - térfogat, m3/kg;
• R - gázállandó 848/44 = 19,273;
• T - hőmérséklet, K fok;
• p nyomás, kg/m2;
• Az A egy további tag, amely az ideális gáz állapotegyenletétől való eltérést jellemzi. Az A = (0,0825 + (1,225)10-7 r)/(T/100)10/3 függéssel fejezzük ki.

• A szén-dioxid hármas pontja. A hármaspontot 5,28 ata (kg/cm2) nyomás és mínusz 56,6 fokos hőmérséklet jellemzi.
• A szén-dioxid mindhárom halmazállapotban (szilárd, folyékony és gáz) csak a hármaspontban létezhet. 5,28 ata (kg/cm2) alatti nyomáson (vagy mínusz 56,6 fok alatti hőmérsékleten) a szén-dioxid csak szilárd és gáz halmazállapotban létezhet.
• A gőz-folyadék régióban, i.e. a hármaspont felett a következő összefüggések érvényesek
• i"x + i"" y = i,
• x + y = 1, ahol,
• x és y - az anyag aránya folyékony és gőz formában;
• i" a folyadék entalpiája;
• i"" - gőz entalpia;
• i a keverék entalpiája.
• Ezekből az értékekből könnyű meghatározni x és y értékeit. Ennek megfelelően a hármaspont alatti régióra a következő egyenletek érvényesek:
• i"" y + i"" z = i,
• y + z = 1, ahol,
• i"" - szilárd szén-dioxid entalpiája;
• z az anyag szilárd halmazállapotú hányada.
• A három fázis hármaspontjában szintén csak két egyenlet található
• i" x + i"" y + i""" z = i,
• x + y + z = 1.
• A hármaspont i", i", "i""" értékeinek ismeretében és a megadott egyenletek felhasználásával bármely pontra meghatározhatja a keverék entalpiáját.

• Hőkapacitás. A szén-dioxid hőkapacitása 20 fokos hőmérsékleten. és 1 ata is
• Ср = 0,202 és Сv = 0,156 kcal/kg*deg. Adiabatikus index k =1,30.
• A folyékony szén-dioxid hőkapacitása -50 és +20 fok közötti hőmérsékleti tartományban. a következő értékekkel jellemezve, kcal/kg*deg. :
• C -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
• Sze, 0,47 0,49 0,515 0,514 0,517 0,6 0,64 0,68

• Olvadáspont. A szilárd szén-dioxid olvadása a hármaspontnak megfelelő hőmérsékleten és nyomáson (t = -56,6 fok és p = 5,28 ata) vagy azt meghaladóan megy végbe.
• A hármaspont alatt szilárd szén-dioxid szublimál. A szublimációs hőmérséklet a nyomás függvénye: normál nyomáson -78,5 fok, vákuumban -100 fok is lehet. és alatta.

• Entalpia. A szén-dioxid gőzének entalpiáját széles hőmérséklet- és nyomástartományban a Planck-Kupriyanov-egyenlet segítségével határozzuk meg.
• i = 169,34 + (0,1955 + 0,000115t)t - 8,3724 p(1 + 0,007424p)/0,01 T(10/3), ahol
• I - kcal/kg, p - kg/cm2, T - K fok, t - C fok.
• A folyékony szén-dioxid entalpiája bármely ponton könnyen meghatározható, ha levonjuk a párolgási hőt a telített gőz entalpiájából. Hasonlóképpen, a szublimációs látens hő levonásával a szilárd szén-dioxid entalpiája meghatározható.

• Hővezető. A szén-dioxid hővezető képessége 0 fokon. 0,012 kcal/m*óra*C fok, és -78 fokos hőmérsékleten. 0,008 kcal/m*óra*de.S-re csökken.
• A szén-dioxid hővezető képességére vonatkozó adatok 10 4 evőkanál. kcal/m*óra*C fok pozitív hőmérsékleten a táblázatban vannak megadva.
• Nyomás, kg/cm2 10 fok. 20 fok. 30 fok. 40 fok
• Szén-dioxid gáz
• 1 130 136 142 148
• 20 - 147 152 157
• 40 - 173 174 175
• 60 - - 228 213
• 80 - - - 325
• Folyékony szén-dioxid
• 50 848 - - -
• 60 870 753 - -
• 70 888 776 - -
• 80 906 795 670
  A szilárd szén-dioxid hővezető képessége a következő képlettel számítható ki:
  236,5/T1,216 st., kcal/m*óra*fok.

• Hőtágulási együttható. A szilárd szén-dioxid a térfogati tágulási együtthatóját a fajsúly ​​és a hőmérséklet változásától függően számítjuk ki. A lineáris tágulási együtthatót a b = a/3 kifejezés határozza meg. -56 és -80 fok közötti hőmérsékleti tartományban. az együtthatók a következő értékekkel rendelkeznek: a *10*5st. = 185,5-117,0, b* 10* 5 st. = 61,8-39,0.

• Viszkozitás. A szén-dioxid viszkozitása 10 * 6st. nyomástól és hőmérséklettől függően (kg*sec/m2)
• Nyomás, -15 fokon. 0 fok. 20 fok. 40 fok
• 5 1,38 1,42 1,49 1,60
• 30 12,04 1,63 1,61 1,72
• 75 13,13 12,01 8,32 2,30

• Dielektromos állandó. A folyékony szén-dioxid dielektromos állandója 50-125 ati-nál az 1,6016-1,6425 tartományban van.
• A szén-dioxid dielektromos állandója 15 fokon. és nyomás 9,4 - 39 és 1,009 - 1,060.

• A szén-dioxid nedvességtartalma. A nedves szén-dioxid vízgőztartalmát a következő egyenlettel határozzuk meg:
• X = 18/44 * p’/p – p’ = 0,41 p’/p – p’ kg/kg, ahol
• p’ - a vízgőz parciális nyomása 100%-os telítettségnél;
• p a gőz-gáz keverék össznyomása.

• A szén-dioxid oldhatósága vízben. A gázok oldhatóságát a normál körülményekre (0 fok, C és 760 Hgmm) csökkentett gáz térfogatával mérjük oldószer térfogatára vonatkoztatva.
• A szén-dioxid oldhatósága vízben mérsékelt hőmérsékleten és 4-5 atm nyomásig megfelel Henry törvényének, amelyet az egyenlet fejez ki.
• P = N X, ahol
• P a gáz parciális nyomása a folyadék felett;
• X a gáz mennyisége mólokban;
• H - Henry-együttható.

• Oldószerként folyékony szén-dioxid. A kenőolaj oldhatósága folyékony szén-dioxidban -20 fokos hőmérsékleten. +25 fokig. 0,388 g 100 CO2-ban,
• és +25 fokos hőmérsékleten 0,718 g-ra nő 100 g CO2-ra vonatkoztatva. VAL VEL.
• A víz oldhatósága folyékony szén-dioxidban -5,8 és +22,9 fok közötti hőmérsékleti tartományban. nem több, mint 0,05 tömeg%.

Biztonsági intézkedések

Az emberi szervezetre gyakorolt ​​hatás mértékét tekintve a szén-dioxid a GOST 12.1.007-76 „Káros anyagok” szerint a 4. veszélyességi osztályba tartozik. Osztályozás és általános biztonsági követelmények." A munkaterület levegőjében a megengedett legnagyobb koncentráció nincs meghatározva, ennek a koncentrációnak a értékelésekor a szén- és ozokeritbányákra vonatkozó, 0,5%-on belüli szabványokra kell összpontosítani.

Szárazjég használatakor, folyékony, alacsony hőmérsékletű szén-dioxidot tartalmazó edények használatakor gondoskodni kell a biztonsági intézkedésekről, hogy megakadályozzák a munkavállaló kezei és más testrészei fagyását.

Ennek a vegyületnek a képződésének leggyakoribb folyamata az állati és növényi maradványok rothadása, a különféle típusú tüzelőanyagok elégetése, valamint az állatok és növények légzése. Például egy ember naponta körülbelül egy kilogramm szén-dioxidot bocsát ki a légkörbe. Szén-monoxid és -dioxid az élettelen természetben is képződhet. A vulkáni tevékenység során szén-dioxid szabadul fel, és ásványvízforrásokból is előállítható. A szén-dioxid kis mennyiségben megtalálható a Föld légkörében.

Ennek a vegyületnek a kémiai szerkezetének sajátosságai lehetővé teszik számos kémiai reakcióban való részvételt, amelyek alapja a szén-dioxid.

Képlet

Ennek az anyagnak a vegyületében a négyértékű szénatom lineáris kötést képez két oxigénmolekulával. Egy ilyen molekula megjelenése a következőképpen ábrázolható:

A hibridizációs elmélet a szén-dioxid molekula szerkezetét a következőképpen magyarázza: a két létező szigma kötés a szénatomok sp pályái és az oxigén két 2p pályája között jön létre; A szén p-pályái, amelyek nem vesznek részt a hibridizációban, hasonló oxigénpályákkal kapcsolódnak össze. A kémiai reakciókban a szén-dioxidot a következőképpen írják fel: CO 2.

Fizikai tulajdonságok

Normál körülmények között a szén-dioxid színtelen, szagtalan gáz. A levegőnél nehezebb, ezért a szén-dioxid folyadékként viselkedhet. Például egyik tartályból a másikba önthető. Ez az anyag vízben gyengén oldódik - körülbelül 0,88 liter CO 2 oldódik fel egy liter vízben 20 ⁰C-on. A hőmérséklet enyhe csökkenése gyökeresen megváltoztatja a helyzetet - 1,7 liter CO 2 tud feloldódni ugyanabban a liter vízben 17 °C-on. Erős hűtéssel ez az anyag hópelyhek formájában kicsapódik - úgynevezett „szárazjég” keletkezik. Ez az elnevezés onnan származik, hogy normál nyomáson az anyag a folyékony fázist megkerülve azonnal gázzá alakul. A folyékony szén-dioxid valamivel 0,6 MPa feletti nyomáson és szobahőmérsékleten képződik.

Kémiai tulajdonságok

Ha erős oxidálószerekkel lép kölcsönhatásba, a 4-szén-dioxid oxidáló tulajdonságokat mutat. Ennek a kölcsönhatásnak a tipikus reakciója:

C + CO 2 = 2CO.

Így a szén segítségével a szén-dioxid kétértékű módosulatává - szén-monoxid - redukálódik.

Normál körülmények között a szén-dioxid inert. Néhány aktív fém azonban éghet benne, eltávolítva az oxigént a vegyületből, és széngázt szabadít fel. Tipikus reakció a magnézium elégetése:

2Mg + CO 2 = 2MgO + C.

A reakció során magnézium-oxid és szabad szén képződik.

A kémiai vegyületekben a CO 2 gyakran egy tipikus savas oxid tulajdonságait mutatja. Például reagál bázisokkal és bázikus oxidokkal. A reakció eredményeként szénsavsók keletkeznek.

Például a nátrium-oxid vegyület és a szén-dioxid reakciója a következőképpen ábrázolható:

Na 2O + CO 2 = Na 2CO 3;

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

NaOH + CO 2 = NaHCO 3.

Szénsav és CO 2 oldat

A vízben lévő szén-dioxid kis fokú disszociációjú oldatot képez. Ezt a szén-dioxid-oldatot szénsavnak nevezik. Színtelen, gyengén kifejezett, savanyú ízű.

Kémiai reakció rögzítése:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Az egyensúly meglehetősen erősen balra tolódik el - a kezdeti szén-dioxidnak csak körülbelül 1%-a alakul át szénsavvá. Minél magasabb a hőmérséklet, annál kevesebb szénsavmolekula van az oldatban. Amikor a vegyület felforr, teljesen eltűnik, és az oldat szén-dioxidra és vízre bomlik. A szénsav szerkezeti képlete az alábbiakban látható.

A szénsav tulajdonságai

A szénsav nagyon gyenge. Oldatokban H + hidrogénionokra és HCO 3 - vegyületekre bomlik. A CO 3 - ionok nagyon kis mennyiségben képződnek.

A szénsav kétbázisú, így az általa képződött sók lehetnek közepesek és savasak. Az orosz kémiai hagyományban a közepes sókat karbonátoknak, az erős sókat bikarbonátoknak nevezik.

Minőségi reakció

A szén-dioxid kimutatásának egyik lehetséges módja a mészhabarcs tisztaságának megváltoztatása.

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

Ezt a tapasztalatot egy iskolai kémiatanfolyamról ismerjük. A reakció elején kis mennyiségű fehér csapadék képződik, amely később eltűnik, amikor a szén-dioxidot vízen vezetik át. Az átlátszóság változása azért következik be, mert a kölcsönhatás során egy oldhatatlan vegyület - kalcium-karbonát - oldható anyaggá - kalcium-hidrogén-karbonáttá - alakul. A reakció ezen az úton halad:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.

Szén-dioxid előállítása

Ha kis mennyiségű CO2-t kell bejuttatnia, elindíthatja a sósav reakcióját kalcium-karbonáttal (márvány). Ennek a kölcsönhatásnak a kémiai jelölése így néz ki:

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

Erre a célra széntartalmú anyagok, például acetilén égési reakcióit is használják:

CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 -.

A keletkező gáznemű anyag összegyűjtésére és tárolására Kipp-készüléket használnak.

Az ipar és a mezőgazdaság szükségleteihez a szén-dioxid-termelés mértékének nagynak kell lennie. Ennek a nagy léptékű reakciónak egy népszerű módszere a mészkő elégetése, amely szén-dioxidot termel. A reakció képlete az alábbiakban látható:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

A szén-dioxid alkalmazásai

Az élelmiszeripar a „szárazjég” nagyüzemi előállítása után az élelmiszerek tárolásának alapvetően új módszerére tért át. Nélkülözhetetlen a szénsavas italok és ásványvíz előállításához. Az italok CO 2 tartalma frissességet ad, és jelentősen megnöveli az eltarthatóságukat. Az ásványvizek karbidizálása pedig lehetővé teszi a kopottság és a kellemetlen íz elkerülését.

A főzés során gyakran használják a citromsav ecettel történő oltásának módszerét. A folyamat során felszabaduló szén-dioxid pelyhességet és könnyedséget kölcsönöz az édesipari termékeknek.

Ezt a vegyületet gyakran használják élelmiszer-adalékanyagként az élelmiszerek eltarthatóságának növelésére. A termékekben található kémiai adalékanyagok osztályozására vonatkozó nemzetközi szabványok szerint az E 290 kódolású,

A por alakú szén-dioxid a tűzoltó keverékek egyik legnépszerűbb anyaga. Ez az anyag a tűzoltó habban is megtalálható.

A szén-dioxidot a legjobb fémpalackokban szállítani és tárolni. 31 °C feletti hőmérsékleten a hengerben lévő nyomás elérheti a kritikus értéket, és a folyékony CO 2 szuperkritikus állapotba kerül, és az üzemi nyomás hirtelen 7,35 MPa-ra emelkedik. A fémhenger akár 22 MPa belső nyomást is kibír, így a harminc fok feletti hőmérsékleti nyomástartomány biztonságosnak tekinthető.