Reacții cu co2. Dioxidul de carbon, cunoscut și sub numele de dioxid de carbon, cunoscut și sub numele de dioxid de carbon... CO2 ca produs secundar al reformării cu abur a CH4 și a altor hidrocarburi în hidrogen H2

8.1. Ce este nomenclatura chimică

Nomenclatura chimică sa dezvoltat treptat de-a lungul mai multor secole. Pe măsură ce acumulezi cunoștințe chimice s-a schimbat de mai multe ori. Se perfecționează și se dezvoltă chiar și acum, ceea ce este legat nu numai de imperfecțiunea unor reguli de nomenclatură, ci și de faptul că oamenii de știință descoperă în mod constant compuși noi și noi, care pot fi numiți (și uneori chiar formule) folosind regulile existente uneori se dovedește imposibil. Regulile de nomenclatură acceptate în prezent de comunitatea științifică din întreaga lume sunt cuprinse într-o publicație în mai multe volume: „IUPAC Nomenclature Rules for Chemistry”, numărul de volume în care este în continuă creștere.
Sunteți deja familiarizat cu tipurile de formule chimice, precum și cu unele dintre regulile de compoziție a acestora. Care sunt denumirile substanțelor chimice?
Folosind regulile de nomenclatură, puteți crea sistematic Nume substante.

Pentru multe substanțe, pe lângă cele sistematice, tradiționale, așa-zise banal titluri. Când au apărut, aceste denumiri reflectau anumite proprietăți ale substanțelor, metode de preparare sau conțineau numele din care a fost izolată substanța. Comparați denumirile sistematice și banale ale substanțelor date în tabelul 25.

Toate denumirile de minerale (substanțe naturale care alcătuiesc rocile) sunt, de asemenea, banale, de exemplu: cuarț (SiO 2); sare gemă sau halit (NaCl); blendă de zinc sau sfalerit (ZnS); minereu de fier magnetic sau magnetită (Fe3O4); piroluzit (Mn02); spat fluor sau fluorit (CaF 2) și multe altele.

Tabelul 25. Denumiri sistematice și banale ale unor substanțe

Pentru unele dintre cele mai cunoscute sau răspândite substanțe se folosesc doar denumiri banale, de exemplu: apă, amoniac, metan, diamant, grafit și altele. În acest caz, astfel de nume triviale sunt uneori numite special.
Veți afla cum sunt compuse denumirile substanțelor aparținând diferitelor clase în paragrafele următoare.

În plus, carbonatul de potasiu este un reactiv convenabil pentru producerea altor compuși de potasiu.
NOMENCLATURĂ CHIMĂ, DENUMIRE SISTEMATICĂ, NUME TRIVIALĂ, NUME SPECIALĂ.
1. Notează zece nume banale ale oricăror compuși (nu în tabel) din capitolele anterioare ale manualului, notează formulele acestor substanțe și da-le denumirile sistematice. 2. Ce înseamnă denumirile banale „sare de masă”, „sodă”, „ monoxid de carbon

Numele celor mai multe substanțe simple coincid cu numele elementelor corespunzătoare. Numai toate modificările alotropice ale carbonului au propriile nume speciale: diamant, grafit, carbyne și altele. În plus, una dintre modificările alotropice ale oxigenului are propriul nume special - ozon.
Cea mai simplă formulă a unei substanțe nemoleculare simple constă numai din simbolul elementului corespunzător, de exemplu: Na - sodiu, Fe - fier, Si - siliciu.
Modificările alotropice sunt desemnate folosind indici alfabetici sau litere ale alfabetului grecesc:

C (a) – diamant; - Sn – tablă gri;
C (gr) – grafit; - Sn – tablă albă.

În formulele moleculare ale substanțelor moleculare simple, indicele, după cum știți, arată numărul de atomi din molecula substanței:
H2 – hidrogen; O 2 – oxigen; Cl 2 – clor; O 3 – ozon.

În conformitate cu regulile de nomenclatură, denumirea sistematică a unei astfel de substanțe trebuie să conțină un prefix care indică numărul de atomi din moleculă:
H2 – dihidrogen;
O 3 – trioxigen;
P 4 – tetrafosfor;
S 8 - octasulfur etc., dar în prezent această regulă nu a devenit încă general acceptată.

Tabelul 26.Prefixe numerice

radiații ultraviolete Soare. Ozonul are proprietăți de albire și dezinfectare. În unele țări este folosit pentru dezinfectarea apei. În instituțiile medicale, ozonul produs în dispozitive speciale - ozonizatoare - este utilizat pentru dezinfectarea spațiilor. 8.3. Formule și denumiri de substanțe binare
Deoarece valorile electronegativității pentru atomii diferitelor elemente sunt în mod constant rafinate, se folosesc de obicei două reguli generale:
1. Dacă un compus binar este un compus al unui element formator de metal cu element care formează un nemetal, atunci simbolul elementului care formează metalul este întotdeauna plasat pe primul loc (în stânga).
2. Dacă ambele elemente incluse în compus sunt elemente care formează nemetale, atunci simbolurile lor sunt aranjate în următoarea secvență:

B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.

Notă: Trebuie amintit că locul azotului în această serie practică nu corespunde electronegativității sale; ca regulă generală trebuie plasat între clor și oxigen.

Exemple: Al2O3, FeO, Na3P, PbCl2, Cr2S3, UO2 (conform primei reguli);
BF 3, CCl 4, As 2 S 3, NH 3, SO 3, I 2 O 5, OF 2 (conform celei de-a doua reguli).
Numele sistematic al unui compus binar poate fi dat în două moduri. De exemplu, CO 2 poate fi numit dioxid de carbon - știți deja acest nume - și monoxid de carbon (IV). În al doilea nume, numărul stocului (starea de oxidare) al carbonului este indicat în paranteze. Acest lucru se face pentru a distinge acest compus de CO - monoxid de carbon (II).
Puteți utiliza oricare dintre tipurile de nume, în funcție de tipul de nume pe care îl utilizați. în acest caz, mai convenabil.

Exemple (numele mai convenabile sunt evidențiate):

Alte exemple:

Dacă atomii elementului care apare primul în formula unei substanțe prezintă o singură stare de oxidare pozitivă, atunci nu se folosesc de obicei nici prefixele numerice, nici denumirea acestei stări de oxidare în numele substanței, de exemplu:
Na 2 O – oxid de sodiu; KCl – clorură de potasiu;
Cs 2 S – sulfură de cesiu; BaCl 2 – clorură de bariu;
BCl 3 – clorură de bor; HCl – acid clorhidric (acid clorhidric);
Al 2 O 3 – oxid de aluminiu; H 2 S – hidrogen sulfurat (hidrogen sulfurat).

1. Creați denumiri sistematice ale substanțelor (pentru substanțe binare - în două moduri):
a) O2, FeBr2, BF3, CuO, HI;
b) N2, FeCI2, Al2S3, Cul, H2Te;
c) I2, PCl5, MnBr2, BeH2, Cu2O.
2. Numiți fiecare dintre oxizii de azot în două moduri: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N 2 O 5. Subliniați nume mai ușor de utilizat.
3. Notați formulele următoarelor substanțe:
a) fluorură de sodiu, sulfură de bariu, hidrură de stronțiu, oxid de litiu;
b) fluorură de carbon (IV), sulfură de cupru (II), oxid de fosfor (III), oxid de fosfor (V);
c) dioxid de siliciu, pentoxid de diiod, trioxid de difosfor, disulfură de carbon;
d) seleniura de hidrogen, bromura de hidrogen, iodură de hidrogen, telurura de hidrogen;
e) metan, silan, amoniac, fosfină.
4. Formulați regulile de alcătuire a formulelor pentru substanțele binare în funcție de poziția elementelor care alcătuiesc această substanță în sistemul de elemente.

După cum ați observat deja, în formula unui compus binar, primul loc este simbolul unui cation sau al unui atom cu o sarcină pozitivă parțială, iar al doilea este simbolul unui anion sau al unui atom cu o sarcină negativă parțială. Formulele pentru substanțe mai complexe sunt compilate în același mod, dar locurile atomilor sau ale ionilor simpli în ei sunt luate de grupuri de atomi sau ioni complecși.
Ca exemplu, luați în considerare compusul (NH4)2CO3. În ea, formula unui cation complex (NH 4 ) este pe primul loc, iar formula unui anion complex (CO 3 2 ) este pe locul doi.
În formula celui mai complex ion, este plasat primul simbolul atomului central, adică atomul căruia îi sunt asociați atomii rămași (sau grupurile de atomi) acestui ion, iar starea de oxidare a atomului central. este indicat în nume.

Exemple de nume sistematice:
Na 2 SO 4 tetraoxosulfat de sodiu (VI),
K2SO3 trioxosulfat(IV) de potasiu(II),
CaCO 3 trioxocarbonat de calciu (II) (IV),
(NH 4 ) 3 PO 4 tetraoxofosfat de amoniu (V),
PH 4 Cl clorură de fosfoniu,
Mg(OH)2 hidroxid de magneziu(II).

Astfel de nume reflectă cu exactitate compoziția compusului, dar sunt foarte greoaie. Prin urmare, cele prescurtate ( semisistematic) denumiri ale acestor compuși:
sulfat de sodiu Na2SO4,
K 2 SO 3 sulfit de potasiu,
CaCO 3 carbonat de calciu,
(NH 4 ) 3 PO 4 fosfat de amoniu,
Mg(OH)2 hidroxid de magneziu.

Denumirile sistematice ale acizilor sunt compuse ca și cum acidul ar fi o sare de hidrogen:
H2SO4 hidrogen tetraoxosulfat(VI),
H2CO3 hidrogen trioxocarbonat (IV),
H 2 hidrogen hexafluorosilicat (IV) (Veți afla mai târziu despre motivele folosirii parantezelor drepte în formula acestui compus).
Dar pentru cei mai cunoscuți acizi, regulile de nomenclatură permit folosirea denumirilor lor triviale, care, împreună cu numele anionilor corespunzători, sunt date în Tabelul 27.

Tabelul 27.Denumirile unor acizi și anionii acestora

c) azotat de argint, bromură de fosfor (V), fosfat de calciu.

• 1 / 5

  YouTube enciclopedic

  Monoxidul de carbon (IV) nu sprijină arderea. Doar unele metale active ard în el::

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

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

  Când este dizolvat în apă, formează acid carbonic:

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

  Reacționează cu alcalii pentru a forma carbonați și bicarbonați:

  C a (O H) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (Ca(OH)_(2)+CO_(2))\rightarrow CaCO_(3)\downarrow +H_( 2)O)))(reacție calitativă la dioxid de carbon) K O H + C O 2 → K H C O 3 (\displaystyle (\mathsf (KOH+CO_(2)\rightarrow KHCO_(3))))

  Biologic

  Corpul uman emite aproximativ 1 kg de dioxid de carbon pe zi.

  Acest dioxid de carbon este transportat din țesuturi, unde se formează ca unul dintre produsele finale ale metabolismului, prin sistemul venos și este apoi excretat în aerul expirat prin plămâni. Astfel, conținutul de dioxid de carbon din sânge este ridicat în sistemul venos și scade în rețeaua capilară a plămânilor și este scăzut în sângele arterial. Conținutul de dioxid de carbon al unei probe de sânge este adesea exprimat în termeni de presiune parțială, adică presiunea pe care o anumită cantitate de dioxid de carbon conținută într-o probă de sânge ar avea-o dacă singură ar ocupa întregul volum al probei de sânge.

  Dioxidul de carbon (CO 2) este transportat în sânge cu trei în diverse moduri(raportul exact al fiecăreia dintre acestea trei moduri transportul depinde dacă sângele este arterial sau venos).

  Hemoglobina, principala proteină care transportă oxigenul a celulelor roșii din sânge, este capabilă să transporte atât oxigenul, cât și dioxidul de carbon. Cu toate acestea, dioxidul de carbon se leagă de hemoglobină într-un alt loc decât oxigenul. Se leagă de capetele N-terminale ale lanțurilor de globine, mai degrabă decât de hem. Cu toate acestea, datorită efectelor alosterice, care duc la modificarea configurației moleculei de hemoglobină la legare, legarea dioxidului de carbon reduce capacitatea oxigenului de a se lega de acesta, la o anumită presiune parțială a oxigenului și invers - legarea oxigenului de hemoglobină reduce capacitatea dioxidului de carbon de a se lega de acesta, la o anumită presiune parțială a dioxidului de carbon. În plus, capacitatea hemoglobinei de a se lega preferenţial de oxigen sau dioxid de carbon depinde, de asemenea, de pH-ul mediului. Aceste caracteristici sunt foarte importante pentru absorbția și transportul cu succes a oxigenului din plămâni în țesuturi și pentru eliberarea cu succes a acestuia în țesuturi, precum și pentru absorbția și transportul cu succes a dioxidului de carbon din țesuturi în plămâni și eliberarea acestuia acolo.

  Dioxidul de carbon este unul dintre cei mai importanți mediatori ai autoreglării fluxului sanguin. Este un puternic vasodilatator. În consecință, dacă nivelul de dioxid de carbon din țesut sau din sânge crește (de exemplu, din cauza metabolismului intens - cauzat, de exemplu, de activitate fizică, inflamație, leziuni tisulare sau din cauza obstrucției fluxului sanguin, ischemie tisulară), apoi capilarele se extind, ceea ce duce la o creștere a fluxului sanguin și, în consecință, la o creștere a livrării de oxigen către țesuturi și a transportului de dioxid de carbon acumulat din țesuturi. În plus, dioxidul de carbon în anumite concentrații (crește, dar care nu ating încă valori toxice) are un efect inotrop și cronotrop pozitiv asupra miocardului și crește sensibilitatea acestuia la adrenalină, ceea ce duce la creșterea forței și frecvenței contracțiilor cardiace, cardiace. debitul și, în consecință, , accidentul vascular cerebral și volumul sanguin minute. Acest lucru ajută, de asemenea, la corectarea hipoxiei și hipercapniei tisulare ( nivel superior dioxid de carbon).

  Ionii de bicarbonat sunt foarte importanți pentru reglarea pH-ului sângelui și menținerea echilibrului acido-bazic normal. Frecvența respirației afectează conținutul de dioxid de carbon din sânge. Respirația slabă sau lentă provoacă acidoză respiratorie, în timp ce respirația rapidă și excesiv de profundă duce la hiperventilație și la dezvoltarea alcalozei respiratorii.

  În plus, dioxidul de carbon este, de asemenea, important în reglarea respirației. Deși corpul nostru are nevoie de oxigen pentru metabolism, nivelurile scăzute de oxigen din sânge sau țesuturi, de obicei, nu stimulează respirația (sau mai degrabă, efectul stimulator al oxigenului scăzut asupra respirației este prea slab și „se activează” târziu, la niveluri foarte scăzute de oxigen în sângele, la care o persoană își pierde adesea cunoștința). În mod normal, respirația este stimulată de o creștere a nivelului de dioxid de carbon din sânge. Centrul respirator este mult mai sensibil la nivelurile crescute de dioxid de carbon decât la lipsa oxigenului. În consecință, respirarea aerului foarte subțire (cu o presiune parțială scăzută a oxigenului) sau a unui amestec de gaze care nu conține deloc oxigen (de exemplu, 100% azot sau 100% protoxid de azot) poate duce rapid la pierderea conștienței fără a provoca senzație. de lipsă de aer (pentru că nivelul de dioxid de carbon nu crește în sânge, deoarece nimic nu împiedică expirarea acestuia). Acest lucru este deosebit de periculos pentru piloții aeronavelor militare care zboară la altitudini mari (în cazul unei depresurizări de urgență a cabinei, piloții își pot pierde rapid cunoștința). Această caracteristică a sistemului de reglare a respirației este, de asemenea, motivul pentru care însoțitorii de bord din avioane instruiesc pasagerii în cazul depresurizării cabinei aeronavei, în primul rând, să pună ei înșiși o mască de oxigen înainte de a încerca să ajute pe altcineva - făcând acest lucru, Ajutorul riscă să-și piardă rapid cunoștința și chiar fără să simtă vreun disconfort sau nevoie de oxigen până în ultimul moment.

  Centrul respirator uman încearcă să mențină presiunea parțială a dioxidului de carbon din sângele arterial, nu mai mare de 40 mm. Mercur. Cu hiperventilație conștientă, conținutul de dioxid de carbon din sângele arterial poate scădea la 10-20 mmHg, în timp ce conținutul de oxigen din sânge va rămâne practic neschimbat sau va crește ușor, iar nevoia de a respira din nou va scădea ca urmare a unei scăderi. în efectul stimulator al dioxidului de carbon asupra activităţii centrului respirator. Acesta este motivul pentru care, după o perioadă de hiperventilație conștientă, este mai ușor să-ți ții respirația mult timp decât fără hiperventilație anterioară. Această hiperventilație deliberată urmată de ținerea respirației poate duce la pierderea conștienței înainte ca persoana să simtă nevoia să respire. Într-un mediu sigur, o astfel de pierdere a conștienței nu amenință nimic special (care și-a pierdut cunoștința, o persoană va pierde controlul asupra ei înșiși, va înceta să-și țină respirația și va respira, respira, iar odată cu aceasta, aportul de oxigen către creier va fi restaurat, iar apoi conștiința va fi restabilită). Totuși, în alte situații, precum înainte de scufundare, acest lucru poate fi periculos (pierderea conștienței și nevoia de a respira va apărea la profunzime, iar fără control conștient, apa va pătrunde în căile respiratorii, ceea ce poate duce la înec). Acesta este motivul pentru care hiperventilația înainte de scufundare este periculoasă și nu este recomandată.

  chitanta

  În cantități industriale, se eliberează dioxid de carbon din gaze de ardere, sau ca produs secundar al proceselor chimice, de exemplu, în timpul descompunerii carbonaților naturali (calcar, dolomit) sau în timpul producerii de alcool (fermentația alcoolică). Amestecul gazelor rezultate se spală cu o soluție de carbonat de potasiu, care absoarbe dioxidul de carbon, transformându-se în bicarbonat. O soluție de bicarbonat se descompune atunci când este încălzită sau sub presiune redusă, eliberând dioxid de carbon. ÎN instalatii moderne Pentru a obține dioxid de carbon, în loc de bicarbonat, se folosește mai des o soluție apoasă de monoetanolamină, care, în anumite condiții, este capabilă să absoarbă CO₂ conținut în gazele de ardere și să-l elibereze la încălzire; Acest lucru separă produsul finit de alte substanțe.

  Dioxidul de carbon este, de asemenea, produs în instalațiile de separare a aerului ca produs secundar al producerii de oxigen pur, azot și argon.

  În laborator se obțin cantități mici prin reacția carbonaților și bicarbonaților cu acizi, precum marmura, creta sau soda cu acid clorhidric, folosind, de exemplu, un aparat Kipp. Utilizarea reacției acidului sulfuric cu creta sau marmură are ca rezultat formarea sulfatului de calciu ușor solubil, care interferează cu reacția și care este îndepărtat printr-un exces semnificativ de acid.

  Reacția poate fi folosită pentru a prepara băuturi bicarbonat de sodiu cu acid citric sau suc de lamaie. În această formă au apărut primele băuturi carbogazoase. Farmaciştii erau angajaţi în producţia şi vânzarea lor.

  Aplicație

  ÎN industria alimentară dioxidul de carbon este folosit ca agent de conservare si dospire, indicat pe ambalaj cu un cod E290.

  Dispozitivul pentru alimentarea cu dioxid de carbon acvariului poate include un rezervor de gaz. Cea mai simplă și obișnuită metodă de producere a dioxidului de carbon se bazează pe designul pentru prepararea piureului de băutură alcoolică. În timpul fermentației, dioxidul de carbon eliberat poate oferi hrană plantelor de acvariu

  Dioxidul de carbon este folosit pentru carbonatarea limonadei și a apei spumante. Dioxidul de carbon este folosit și ca mediu de protecție în sudarea sârmei, dar temperaturi ridicate se descompune odată cu eliberarea de oxigen. Oxigenul eliberat oxidează metalul. În acest sens, este necesar să se introducă agenți de dezoxidare precum manganul și siliciul în sârma de sudură. O altă consecință a influenței oxigenului, asociată și cu oxidarea, este o scădere bruscă a tensiunii superficiale, ceea ce duce, printre altele, la stropirea metalului mai intensă decât la sudarea într-un mediu inert.

  Depozitarea dioxidului de carbon într-un cilindru de oțel în stare lichefiată este mai profitabilă decât sub formă de gaz. Dioxidul de carbon are o temperatură critică relativ scăzută de +31°C. Într-un cilindru standard de 40 de litri se toarnă aproximativ 30 kg de dioxid de carbon lichefiat, iar la temperatura camerei va exista o fază lichidă în cilindru, iar presiunea va fi de aproximativ 6 MPa (60 kgf/cm²). Dacă temperatura este peste +31°C, atunci dioxidul de carbon va intra într-o stare supercritică cu o presiune peste 7,36 MPa. Presiunea standard de funcționare pentru un cilindru obișnuit de 40 de litri este de 15 MPa (150 kgf/cm²), dar trebuie să reziste în siguranță la o presiune de 1,5 ori mai mare, adică 22,5 MPa, astfel încât lucrul cu astfel de cilindri poate fi considerat destul de sigur.

  Dioxidul de carbon solid - „gheață uscată” - este folosit ca lichid de răcire în cercetările de laborator, în comertul cu amanuntul, la repararea echipamentelor (de exemplu: răcirea uneia dintre părțile de împerechere în timpul unei potriviri strânse), etc. Unitățile de dioxid de carbon sunt folosite pentru a lichefia dioxidul de carbon și a produce gheață carbonică.

  Metode de înregistrare

  Măsurarea presiunii parțiale a dioxidului de carbon este necesară în procese tehnologice, V aplicatii medicale- analiza amestecurilor respiratorii în timpul ventilației artificiale și în sistemele de susținere a vieții închise. Analiza concentrației de CO 2 în atmosferă este utilizată pentru mediul și cercetarea stiintifica, pentru a studia efectul de seră. Dioxidul de carbon este înregistrat folosind analizoare de gaze bazate pe principiul spectroscopiei în infraroșu și alte sisteme de măsurare a gazelor. Un analizor de gaze medicale pentru înregistrarea conținutului de dioxid de carbon din aerul expirat se numește capnograf. Pentru a măsura concentrațiile scăzute de CO 2 (precum și) în gazele de proces sau în aerul atmosferic, se poate folosi o metodă de cromatografie gazoasă cu un metanator și înregistrarea pe un detector de ionizare cu flacără.

  Dioxidul de carbon în natură

  Fluctuațiile anuale ale concentrației de dioxid de carbon atmosferic pe planetă sunt determinate în principal de vegetația de la latitudinile mijlocii (40-70°) ale emisferei nordice.

  O mare cantitate de dioxid de carbon este dizolvată în ocean.

  Dioxidul de carbon reprezintă o parte semnificativă a atmosferei unor planete din sistemul solar: Venus, Marte.

  Toxicitate

  Dioxidul de carbon este netoxic, dar datorită efectului concentrațiilor sale crescute în aer asupra organismelor vii care respiră aer, este clasificat ca un gaz asfixiant. (engleză) rusă. Creșteri ușoare ale concentrației de până la 2-4% în interior duc la somnolență și slăbiciune la oameni. Concentrațiile periculoase sunt considerate niveluri de aproximativ 7-10%, la care se dezvoltă sufocarea, manifestându-se prin cefalee, amețeli, pierderea auzului și pierderea cunoștinței (simptome asemănătoare cu cele ale răului de înălțime), în funcție de concentrație, pe o perioadă de mai multe. minute până la o oră. Când aerul cu concentrații mari de gaz este inhalat, moartea are loc foarte repede prin asfixiere.

  Deși, de fapt, nici măcar o concentrație de 5-7% CO 2 nu este letală, deja la o concentrație de 0,1% (acest nivel de dioxid de carbon se observă în aerul mega-orașelor) oamenii încep să se simtă slăbiți și adormiți. Acest lucru arată că, chiar și la niveluri ridicate de oxigen, o concentrație mare de CO 2 are un efect puternic asupra bunăstării.

  Inhalarea aerului cu o concentrație crescută a acestui gaz nu duce la probleme de sănătate pe termen lung, iar după îndepărtarea victimei din atmosfera poluată, are loc rapid restabilirea completă a sănătății.

  , dioxid de carbon, proprietăți ale dioxidului de carbon, producție de dioxid de carbon

  Nu este potrivit pentru a susține viața. Cu toate acestea, plantele se „hrănesc” cu aceasta, transformându-l în substanțe organice. În plus, este un fel de „pătură” pentru Pământ. Dacă acest gaz ar dispărea brusc din atmosferă, Pământul ar deveni mult mai rece și ploaia ar dispărea practic.

  „Pătura pământului”

  (dioxid de carbon, dioxid de carbon, CO 2) se formează atunci când două elemente se combină: carbonul și oxigenul. Se formează în timpul arderii cărbunelui sau a compușilor de hidrocarburi, în timpul fermentației lichidelor și, de asemenea, ca produs al respirației oamenilor și animalelor. Se găsește și în cantități mici în atmosferă, de unde este asimilată de plante, care, la rândul lor, produc oxigen.

  Dioxidul de carbon este incolor și mai greu decât aerul. Îngheață la -78,5°C pentru a forma zăpadă constând din dioxid de carbon. In forma soluție apoasă formează acid carbonic, dar nu este suficient de stabil pentru a fi izolat ușor.

  Dioxidul de carbon este pătura Pământului. El ratează ușor razele ultraviolete, care încălzesc planeta noastră și reflectă radiația infraroșie emisă de la suprafața sa în spațiul cosmic. Și dacă dioxidul de carbon dispare brusc din atmosferă, acest lucru va afecta în primul rând clima. Va deveni mult mai rece pe Pământ, iar ploaia va cădea foarte rar. Nu este greu de ghicit unde va duce asta în cele din urmă.

  Adevărat, o asemenea catastrofă încă nu ne amenință. Dimpotrivă. Arderea substanțelor organice: petrol, cărbune, gaze naturale, lemn - crește treptat conținutul de dioxid de carbon din atmosferă. Aceasta înseamnă că în timp trebuie să ne așteptăm la o încălzire și umidificare semnificativă a climei pământului. Apropo, cei mai vechi cred că deja este vizibil mai cald decât era în zilele tinereții lor...

  Se eliberează dioxid de carbon lichid temperatură scăzută, lichid presiune mare Şi gazos. Se obține din gazele reziduale din producția de amoniac și alcool, precum și din arderea combustibililor speciali și din alte industrii. Dioxidul de carbon gazos este un gaz incolor și inodor la o temperatură de 20 ° C și o presiune de 101,3 kPa (760 mm Hg), densitate - 1,839 kg / m 3. Dioxidul de carbon lichid este pur și simplu un lichid incolor și inodor.

  Non-toxic și non-exploziv. La concentrații de peste 5% (92 g/m3), dioxidul de carbon are un efect nociv asupra sănătății umane - este mai greu decât aerul și se poate acumula în zonele slab ventilate din apropierea podelei. Acest lucru reduce fracția de volum a oxigenului din aer, ceea ce poate provoca deficiență de oxigen și sufocare.

  Producerea de dioxid de carbon

  În industrie, dioxidul de carbon se obține din gaze de cuptor, din produșii de descompunere ai carbonaților naturali(calcar, dolomit). Amestecul de gaze se spală cu o soluție de carbonat de potasiu, care absoarbe dioxidul de carbon, transformându-se în bicarbonat. Când este încălzită, soluția de bicarbonat se descompune, eliberând dioxid de carbon. În timpul producției industriale, gazul este pompat în butelii.

  In conditii de laborator se obtin cantitati mici interacțiunea carbonaților și bicarbonaților cu acizii, de exemplu, marmură cu acid clorhidric.

  „Gheața carbonică” și alte proprietăți benefice ale dioxidului de carbon

  Dioxidul de carbon este folosit destul de larg în practica de zi cu zi. De exemplu, apă spumante cu adaos de esențe aromatice - o băutură răcoritoare minunată. ÎN industria alimentară dioxidul de carbon este folosit si ca conservant – este indicat pe ambalaj sub cod E290, și, de asemenea, ca agent de dospire pentru aluat.

  Extinctoare cu dioxid de carbon folosit la incendii. Biochimiștii au descoperit că fertilizarea... a aerului cu dioxid de carbon foarte remediu eficient pentru a crește randamentul diferitelor culturi. Poate că acest îngrășământ are un singur dezavantaj, dar semnificativ: poate fi folosit doar în sere. La fabricile care produc dioxid de carbon, gazul lichefiat este ambalat în butelii de oțel și trimis către consumatori. Dacă deschideți robinetul, zăpada iese cu un șuierat. Ce fel de minune?

  Totul este explicat simplu. Munca depusă la comprimarea gazului este semnificativ mai mică decât cea necesară pentru extinderea acestuia. Și pentru a compensa cumva deficitul rezultat, dioxidul de carbon se răcește brusc, transformându-se în "gheata uscata". Este utilizat pe scară largă pentru conservarea și conservarea alimentelor gheață obișnuită are avantaje semnificative: în primul rând, „capacitatea sa de răcire” este de două ori mai mare pe unitate de greutate; în al doilea rând, se evaporă fără urmă.

  Dioxidul de carbon este utilizat ca mediu activ în sudarea cu sarma, deoarece la temperatura arcului, dioxidul de carbon se descompune în monoxid de carbon CO și oxigen, care, la rândul său, interacționează cu metalul lichid, oxidându-l.

  Dioxidul de carbon din conserve este utilizat în pistoale cu aer comprimat si ca sursa de energie pentru motoareîn modelarea aeronavei.

  Cele mai frecvente procese de formare a acestui compus sunt putrezirea resturilor animale și vegetale, arderea diverse tipuri combustibili, respiratia animalelor si plantelor. De exemplu, o persoană emite aproximativ un kilogram de dioxid de carbon în atmosferă pe zi. Monoxidul și dioxidul de carbon se pot forma și în natura neînsuflețită. Dioxidul de carbon este eliberat atunci când activitate vulcanică, și poate fi, de asemenea, obținut de la ape minerale surse noi. Dioxidul de carbon se găsește în cantități mici în atmosfera Pământului.

  Particularități structura chimica Acest compus îi permite să participe la multe reacții chimice, pe baza cărora este dioxidul de carbon.

  Formula

  În compusul acestei substanțe, atomul de carbon tetravalent formează o legătură liniară cu două molecule de oxigen. Aspect o astfel de moleculă poate fi reprezentată după cum urmează:

  

  Teoria hibridizării explică structura moleculei de dioxid de carbon astfel: cele două legături sigma existente se formează între orbitalii sp ai atomilor de carbon și cei doi orbitali 2p ai oxigenului; Orbitalii p ai carbonului, care nu iau parte la hibridizare, sunt legați împreună cu orbitali similari ai oxigenului. ÎN reactii chimice dioxidul de carbon se scrie ca: CO2.

  Proprietăți fizice

  În condiții normale, dioxidul de carbon este un gaz incolor și inodor. Este mai greu decât aerul, motiv pentru care dioxidul de carbon se poate comporta ca un lichid. De exemplu, poate fi turnat dintr-un recipient în altul. Această substanță este ușor solubilă în apă - aproximativ 0,88 litri de CO 2 se dizolvă într-un litru de apă la 20 ⁰C. O scădere ușoară a temperaturii schimbă radical situația - 1,7 litri de CO 2 se pot dizolva în același litru de apă la 17⁰C. Cu o răcire puternică, această substanță precipită sub formă de fulgi de zăpadă - se formează așa-numita „gheață uscată”. Acest nume vine din faptul că atunci când presiune normală Substanța, ocolind faza lichidă, se transformă imediat în gaz. Dioxidul de carbon lichid se formează la o presiune chiar peste 0,6 MPa și la temperatura camerei.

  

  Proprietăți chimice

  Când interacționează cu agenți oxidanți puternici, dioxidul de 4 atomi de carbon prezintă proprietăți oxidante. Reacția tipică a acestei interacțiuni este:

  C + CO2 = 2CO.

  Astfel, cu ajutorul cărbunelui, dioxidul de carbon este redus la modificarea sa divalentă - monoxidul de carbon.

  În condiții normale, dioxidul de carbon este inert. Dar unele metale active pot arde în el, eliminând oxigenul din compus și eliberând carbon gazos. O reacție tipică este arderea magneziului:

  2Mg + CO2 = 2MgO + C.

  În timpul reacției, se formează oxid de magneziu și carbon liber.

  

  În compușii chimici, CO 2 prezintă adesea proprietățile unui oxid acid tipic. De exemplu, reacţionează cu baze şi oxizi bazici. Rezultatul reacției sunt săruri de acid carbonic.

  De exemplu, reacția unui compus de oxid de sodiu cu dioxid de carbon poate fi reprezentată după cum urmează:

  Na20 + CO2 = Na2CO3;

  2NaOH + CO2 = Na2C03 + H20;

  NaOH + CO2 = NaHCO3.

  Acid carbonic și soluție de CO2

  Dioxidul de carbon din apă formează o soluție cu un grad mic de disociere. Această soluție de dioxid de carbon se numește acid carbonic. Este incolor, slab exprimat și are un gust acru.

  Înregistrarea unei reacții chimice:

  CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

  Echilibrul este deplasat destul de puternic spre stânga - doar aproximativ 1% din dioxidul de carbon inițial este transformat în acid carbonic. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât mai puține molecule de acid carbonic în soluție. Când compusul fierbe, acesta dispare complet, iar soluția se dezintegrează în dioxid de carbon și apă. Formula structurală a acidului carbonic este prezentată mai jos.

  

  Proprietățile acidului carbonic

  Acidul carbonic este foarte slab. În soluții, se descompune în ioni de hidrogen H + și compuși HCO 3 -. Ionii de CO 3 - se formează în cantități foarte mici.

  Acidul carbonic este dibazic, astfel încât sărurile formate de acesta pot fi medii și acide. În tradiția chimică rusă, sărurile medii sunt numite carbonați, iar sărurile puternice sunt numite bicarbonați.

  Reacție calitativă

  Unul dintre moduri posibile detectarea dioxidului de carbon gazos reprezintă o modificare a transparenței mortarului de var.

  Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O.

  Această experiență este cunoscută de la un curs de chimie școlar. La începutul reacției, se formează o cantitate mică de precipitat alb, care ulterior dispare atunci când dioxidul de carbon este trecut prin apă. Schimbarea transparenței are loc deoarece în timpul procesului de interacțiune, un compus insolubil - carbonat de calciu - este transformat într-o substanță solubilă - bicarbonat de calciu. Reacția continuă pe această cale:

  CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2.

  Producția de dioxid de carbon

  Dacă trebuie să obțineți o cantitate mică de CO2, puteți începe reacția acidului clorhidric cu carbonatul de calciu (marmură). Notația chimică pentru această interacțiune arată astfel:

  CaC03 + HCI = CaCI2 + H2O + CO2.

  De asemenea, în acest scop, sunt utilizate reacțiile de combustie ale substanțelor care conțin carbon, de exemplu acetilena:

  CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2-.

  Un aparat Kipp este utilizat pentru a colecta și stoca substanța gazoasă rezultată.

  Pentru nevoile industriei și agricultură scara producției de dioxid de carbon trebuie să fie mare. O metodă populară pentru această reacție la scară largă este arderea calcarului, care produce dioxid de carbon. Formula reacției este dată mai jos:

  CaCO3 = CaO + CO2.

  Aplicații ale dioxidului de carbon

  Industria alimentară, după producția pe scară largă de „gheață carbonică”, a trecut în mod fundamental la noua metoda depozitarea alimentelor. Este indispensabil în producerea băuturilor carbogazoase și a apei minerale. Conținutul de CO 2 din băuturi le conferă prospețime și le crește semnificativ durata de valabilitate. Iar carburarea apelor minerale vă permite să evitați mucegaiul și gustul neplăcut.

  

  În gătit, se folosește adesea metoda de rambursare. acid citric oţet. Dioxidul de carbon eliberat în timpul acestui proces conferă puf și lejeritate produselor de cofetărie.

  Acest compus este adesea folosit ca aditiv alimentar pentru a crește durata de valabilitate. produse alimentare. Conform standardelor internaționale pentru clasificarea aditivilor chimici conținuti în produse, este codificat E 290,

  Dioxidul de carbon sub formă de pulbere este una dintre cele mai populare substanțe incluse în amestecurile de stingere a incendiilor. Această substanță se găsește și în spuma pentru stingătoare.

  Cel mai bine este să transportați și să depozitați dioxidul de carbon în cilindri metalici. La temperaturi peste 31⁰C, presiunea din cilindru poate atinge critică, iar CO2 lichid va intra într-o stare supercritică, cu o creștere bruscă a presiunii de funcționare la 7,35 MPa. Cilindrul metalic poate rezista la o presiune internă de până la 22 MPa, astfel încât intervalul de presiune la temperaturi de peste treizeci de grade este considerat sigur.

  În industrie, principalele metode de producere a dioxidului de carbon CO2 sunt producerea acestuia ca produs secundar al reacției de transformare a metanului CH4 în hidrogen H2, reacțiile de ardere (oxidarea) hidrocarburilor, reacția de descompunere a calcarului CaCO3 în var CaO și apă. H20.

  CO2 ca produs secundar al reformării cu abur a CH4 și a altor hidrocarburi în hidrogen H2

  Hidrogenul H2 este necesar de industrie, în primul rând pentru utilizarea sa în procesul de producere a amoniacului NH3 (procedeul Haber, reacție catalitică a hidrogenului și azotului); Amoniacul este necesar pentru producerea de îngrășăminte minerale și acid azotic. Se poate produce hidrogen în moduri diferite, inclusiv electroliza apei, iubită de ecologisti - cu toate acestea, din păcate, în acest moment, toate metodele de producere a hidrogenului, cu excepția hidrocarburilor de reformare, sunt absolut nejustificate din punct de vedere economic la scara producției pe scară largă - cu excepția cazului în care există un exces de " electricitate gratuită la locul de producție. Prin urmare, principala metodă de producere a hidrogenului, în timpul căreia se eliberează și dioxid de carbon, este reformarea cu abur a metanului: la o temperatură de aproximativ 700...1100°C și o presiune de 3...25 bar, în prezența un catalizator, vaporii de apă H2O reacționează cu metanul CH4 cu eliberarea de gaz de sinteză (procesul este endotermic, adică are loc odată cu absorbția de căldură):
  CH4 + H2O (+ căldură) → CO + 3H2

  Propanul poate fi reformat cu abur într-un mod similar:
  С3H8 + 3H2O (+ căldură) → 2CO + 7H2

  Și, de asemenea, etanol ( etanol):
  C2H5OH + H2O (+ căldură) → 2CO + 4H2

  Chiar și benzina poate fi reformată cu abur. Benzina conține mai mult de 100 de compuși chimici diferiți, reacțiile de reformare cu abur ale izooctanului și toluenului sunt prezentate mai jos:
  C8H18 + 8H2O (+ căldură) → 8CO + 17H2
  C7H8 + 7H2O (+ căldură) → 7CO + 11H2

  Deci, în procesul de reformare cu abur a unuia sau altuia combustibil hidrocarbură, se obține hidrogen și monoxid de carbon CO (monoxid de carbon). În următoarea etapă a procesului de producere a hidrogenului, monoxidul de carbon, în prezența unui catalizator, suferă reacția de mutare a unui atom de oxigen O din apă în gaz = CO este oxidat la CO2, iar hidrogenul H2 este eliberat în formă liberă. Reacția este exotermă, eliberând aproximativ 40,4 kJ/mol de căldură:
  CO + H2O → CO2 + H2 (+ căldură)

  În medii industriale, dioxidul de carbon CO2 eliberat în timpul reformării cu abur a hidrocarburilor poate fi izolat și colectat cu ușurință. Cu toate acestea, CO2 în acest caz este un produs secundar nedorit, pur și simplu eliberându-l liber în atmosferă, deși acum modalitatea predominantă de a scăpa de CO2, este nedorită din punct de vedere al mediului, iar unele întreprinderi practică metode mai „avansate” , cum ar fi, de exemplu, pomparea CO2 în câmpuri petroliere în declin sau injectat în ocean.

  Producția de CO2 din arderea completă a combustibililor cu hidrocarburi

  Când sunt arse, adică oxidate cu o cantitate suficientă de oxigen, se formează hidrocarburi precum metanul, propanul, benzina, kerosenul, motorina etc., se formează dioxid de carbon și, de obicei, apă. De exemplu, reacția de ardere a metanului CH4 arată astfel:
  CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

  CO2 ca produs secundar al producerii de H2 prin oxidarea parțială a combustibilului

  Aproximativ 95% din hidrogenul produs industrial la nivel mondial este produs prin metoda descrisă mai sus de reformare cu abur a combustibililor cu hidrocarburi, în principal metanul CH4 conținut în gazul natural. Pe lângă reformarea cu abur, hidrogenul poate fi produs din combustibilul cu hidrocarburi cu o eficiență destul de mare prin metoda oxidării parțiale, atunci când metanul și alte hidrocarburi reacţionează cu o cantitate de oxigen insuficientă pentru arderea completă a combustibilului (rețineți că în procesul de completare a combustibilului). arderea combustibilului, descris pe scurt chiar mai sus, se obține dioxid de carbon CO2 gaz și H20 apă). Când este furnizată o cantitate mai mică decât stoechiometrică de oxigen, produșii de reacție sunt predominant hidrogen H2 și monoxid de carbon, cunoscut și sub denumirea de monoxid de carbon CO; dioxidul de carbon CO2 și alte substanțe sunt produse în cantități mici. Deoarece, de obicei, în practică, acest proces se desfășoară nu cu oxigen purificat, ci cu aer, există azot atât la intrarea, cât și la ieșirea procesului, care nu participă la reacție.

  Oxidarea parțială este un proces exotermic, adică reacția produce căldură. Oxidarea parțială are loc de obicei mult mai rapid decât reformarea cu abur și necesită un volum mai mic al reactorului. După cum se poate observa din reacțiile de mai jos, oxidarea parțială produce inițial mai puțin hidrogen per unitate de combustibil decât este produs prin procesul de reformare cu abur.

  Reacția de oxidare parțială a metanului CH4:
  CH 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ căldură)

  Propan C3H8:
  C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ căldură)

  Alcool etilic C2H5OH:
  C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ căldură)

  Oxidarea parțială a benzinei folosind exemplul de izooctan și toluen, din mai mult de o sută de compuși chimici prezenți în benzină:
  C 8 H 18 + 4O 2 → 8CO + 9H 2 (+ căldură)
  C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ căldură)

  Pentru a transforma CO în dioxid de carbon și a produce hidrogen suplimentar, se utilizează reacția de schimbare a oxigenului apă → gaz, deja menționată în descrierea procesului de reformare cu abur:
  CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ cantitate mică de căldură)

  CO2 din fermentarea zahărului

  În producția de băuturi alcoolice și produse de panificație din aluat de drojdie, se folosește procesul de fermentare a zaharurilor - glucoză, fructoză, zaharoză etc., cu formarea de alcool etilic C2H5OH și dioxid de carbon CO2. De exemplu, reacția de fermentație a glucozei C6H12O6 este:
  C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

  Și fermentația fructozei C12H22O11 arată astfel:
  C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4C 2 H 5 OH + 4CO 2

  Echipament pentru producerea de CO2 produs de Wittemann

  În producția de băuturi alcoolice, alcoolul rezultat este de dorit și, s-ar putea chiar spune, produs necesar reacții de fermentație. Dioxidul de carbon este uneori eliberat în atmosferă, iar uneori lăsat în băutură pentru a-l carboniza. La coacerea pâinii se întâmplă invers: CO2 este necesar pentru a forma bule care fac să crească aluatul, iar alcoolul etilic se evaporă aproape complet în timpul coacerii.

  Multe întreprinderi, în primul rând distilerii, pentru care CO 2 este un produs secundar complet inutil, și-au stabilit colectarea și vânzarea. Gazul din rezervoarele de fermentație este furnizat prin capcane cu alcool către magazinul de dioxid de carbon, unde CO2 este purificat, lichefiat și îmbuteliat. De fapt, distilerii sunt principalii furnizori de dioxid de carbon în multe regiuni - și pentru multe dintre ele, vânzarea de dioxid de carbon nu este nicidecum ultima sursă de venit.

  Există o întreagă industrie în producția de echipamente pentru separarea dioxidului de carbon pur în fabricile de bere și fabricile de alcool (Huppmann/GEA Brewery, Wittemann etc.), precum și producția directă a acesteia din combustibili hidrocarburi. Furnizorii de gaze precum Air Products și Air Liquide instalează, de asemenea, stații pentru a separa CO2 și apoi îl purifică și îl lichefiază înainte de a-l umple în butelii.

  CO2 în producerea de var nestins CaO din CaCO3

  Procesul de producere a varului neted, folosit pe scară largă, CaO, are, de asemenea, dioxid de carbon ca produs secundar al reacției. Reacția de descompunere a calcarului CaCO3 este endotermă, necesită o temperatură de aproximativ +850°C și arată astfel:
  CaCO3 → CaO + CO2

  Dacă calcarul (sau alt carbonat metalic) reacţionează cu un acid, dioxidul de carbon H2CO3 este eliberat ca unul dintre produşii de reacţie. De exemplu, acid clorhidric HCI reacţionează cu calcarul (carbonat de calciu) CaCO3 după cum urmează:
  2HCI + CaC03 → CaCI2 + H2CO3

  Acidul carbonic este foarte instabil, iar în condiții atmosferice se descompune rapid în CO2 și apă H2O.