Въглероден диоксид

Въглероден моноксид, молекулата на която се състои от един атом С и два атома О (т.е., степен на окисление на въглерода в него се равнява на +4), се нарича въглероден диоксид (други наименования: въглероден диоксид, въглероден анхидрид, въглероден диоксид). Това вещество обикновено се записва от молекулната формула на СО2. Неговата моларна маса е 44.01 g / mol. На външен вид, при нормални условия карбоновият анхидрид е безцветен газ. При ниски концентрации не мирише, при по-високи концентрации придобива остър, кисел мирис.

За този химикал са възможни три агрегатни състояния, които се характеризират с различни стойности на плътност:

• твърд (сух лед) - при налягане 1 atm. и температура -78.5 ° С - 1562 kg / mup3;
• течност (въглероден диоксид) - при налягане 56 атм. и температура +20 ° C - 770 kg / msup3-;
• газообразно при налягане 1 atm. и температура 0 ° С - 1,977 kg / msup3-.

Точката на топене на въглеродния диоксид е -78 ° C, температурата на кипене е -57 ° С. Веществото се разтваря във вода: при 25 ° С и налягане 100 kPa неговата разтворимост е 1,45 g / l.

Въглеродният диоксид е естествено химично съединение, в което молекула от кислородни атоми с въглероден атом е свързана чрез ковалентна връзка. Молекулата на въглеродния диоксид е линейна и центросиметрична. Двете връзки между въглерода и два кислородни атома са еквивалентни (всъщност те са двойни). Молекулата е симетрична около центъра й, така че няма електрически дипол.

Въглеродният диоксид е едно от първите газообразни химични съединения, които престават да бъдат идентифицирани с въздуха. През седемнадесети век фламандският химик Jan Baptista van Helmont забеляза, че когато изгаря въглищата в затворен съд, масата на получената пепел е много по-малка от тази на конвенционалните дървени въглища. Свойствата на въглеродния диоксид са изследвани по-задълбочено през 1750 г. от шотландския лекар Джоузеф Блек.

Въглеродният диоксид при стандартно налягане и температура е в земната атмосфера в количество от около 0.04% обемно. В рамките на въглеродния цикъл, известен като фотосинтезата, въглеродният диоксид се абсорбира от растенията, водораслите, цианобактериите. В резултат на това се образуват вода и въглехидрати, но този процес се осъществява само под въздействието на светлината. Въглеродният диоксид също се образува чрез изгаряне на въглища или въглеводороди, ферментиране на течности и издишване на въздух от хора и животни. В допълнение, тя е изхвърлена от вулкани, горещи извори, гейзери.

В Атмосферата на Земята въглеродният диоксид играе важна роля (абсорбира и излъчва лъчение в термичния инфрачервен диапазон). Също така, това химично съединение е един от основните източници на намаляване на рН на океана: разтваряне във вода, то образува слаба въглеродна киселина: CO2 + H2O harr-H2CO3, неспособни напълно да се разпаднат на йони.

Въглеродният диоксид не поддържа изгарянето и дишането. Светлият лъч в атмосферата изгасва. Животните и хората с висока концентрация на CO2 се задушават. При 3% концентрация във въздуха, дишането се ускорява, а при 10% се наблюдава загуба на съзнание и бърза смърт, а 20% съдържание води до моментна парализа.

Въглеродният диоксид е анхидрид на въглеродната киселина, така че се характеризира със свойствата на киселинен оксид. В лабораторни условия се получава чрез взаимодействие на креда със солна киселина в Апаратът на Кип: СаСОз + 2НС1 - СаС12 + С2 + Н20. В промишлеността се произвежда чрез термично разлагане на варовик или креда (по-рядко магнезит или доломит): CaCO3 → CaO + CO2. Производството на въглероден диоксид е страничен продукт от нискотемпературното отделяне на въздуха в азот и кислород. В наше време се произвеждат специални генератори за получаване на въглероден диоксид от въздуха. Такива генератори се използват за доставяне на CO2 за оранжерии, за да се създаде благоприятна среда за растенията.

Въглеродният диоксид има широко приложение в химическата промишленост. Използва се за производство на сода за синтез на органични киселини за производството на безалкохолни напитки. Сух лед Използва се като хладилен агент, например при винопроизводството. Ароматът на въглеродния диоксид е създаден, за да предотврати гниене на хранителни продукти, същото грозде след прибиране на реколтата и преди производството на вино.

Производството на въглероден диоксид или втечнен въглероден диоксид се извършва, за да ги запълни пожарогасители с въглероден диоксид, които се използват за гасене на пожари. Те обаче не могат да гасят човек, тъй като значителна част от течната струя CO2 се изпарява, докато температурата пада рязко (което може да причини измръзване) и CO2 се превръща в сух лед. Въглеродният диоксид обикновено се гаси от запалими течности и електрически проводници. Механизмът е да се спре достъпът на кислорода от въздуха до източника на запалване.