Углекислый газ (диоксид углерода)

«Одеяло Земли»

Углекислый газ (двуокись углерода, диоксид углерода, CO₂) формируется при соединении двух элементов: углерода и кислорода. Он образуется в процессе сжигания угля или углеводородных соединений, при ферментации жидкостей, а также как продукт дыхания людей и животных. В небольших количествах он содержится и в атмосфере, откуда он ассимилируется растениями, которые, в свою очередь, производят кислород.

Углекислый газ бесцветен и тяжелее воздуха. Замерзает при температуре −78.5°C с образованием снега, состоящего из двуокиси углерода. В виде водного раствора он образует угольную кислоту, однако она не обладает достаточной стабильностью для того, чтобы ее можно было легко изолировать.

Углекислый газ — это «одеяло» Земли. Он легко пропускает ультрафиолетовые лучи, которые обогревают нашу планету, и отражает инфракрасные, излучаемые с ее поверхности в космическое пространство. И если вдруг углекислый газ исчезнет из атмосферы, то это в первую очередь скажется на климате. На Земле станет гораздо прохладнее, дожди будут выпадать очень редко. К чему это в конце концов приведет, догадаться нетрудно.

Правда, такая катастрофа нам пока еще не грозит. Скорее даже, наоборот. Сжигание органических веществ: нефти, угля, природного газа, древесины – постепенно увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере. Значит, со временем надо ждать значительного потепления и увлажнения земного климата. Кстати, старожилы считают, что уже сейчас заметно теплее, чем было во времена их молодости…

Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная. Ее получают из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Газообразная двуокись углерода – газ без цвета и запаха при температуре 20°С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), плотность – 1,839 кг/м3. Жидкая двуокись углерода – просто бесцветная жидкость без запаха.

Углекислый газ нетоксичен и невзрывоопасен. При концентрациях более 5% (92 г/м3) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека —  она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

Монооксид углерода

Угарным газом называют оксид углерода с формулой CO. Кроме того, это соединение называют монооксидом и окисью углерода. Он представляет собой бесцветный безвкусный горючий газ без запаха, который легче воздуха. Вещество образуется в случаях, когда топливо сгорает не до конца. Оно плохо растворяется в воде.

У молекулы этого оксида линейное строение. Между атомами его элементов образуется тройная связь. Два неспаренных электрона обоих элементов образуют пару ковалентных связей. Третья же связь возникает, когда электронная пара кислорода размещается на свободной орбитали атома углерода.

Химические свойства

Оксид углерода (II) не образует солей и является восстановителем. Кроме того, к химическим свойствам угарного газа относятся:

• Горение синим пламенем в кислородной атмосфере.
• Окисление хлором, если присутствует катализатор или на него воздействует свет. При этом образуется ядовитое газообразное вещество — фосген. Молекулярное уравнение реакции: CO + Cl2 → COCl2.
• При повышенном давлении вещество вступает во взаимодействие с водородом. Из этой смеси, называемой синтез-газом, при различных условиях получают углеводороды, например, метан.
• При наличии давления оксид углерода (II) вступает в реакцию с щелочами. В результате появляется соль муравьиной кислоты.
• Восстановление металлов из оксидов. К примеру, взаимодействие с оксидом железа (III) даёт железо и углекислый газ.
• Реакции с сильными окислителями приводят к образованию углекислого газа или карбонатов.

Способы изготовления

Получить монооксид можно как в лабораторных условиях, так и в производственных. В первом случае для образования необходимого вещества используют концентрированную серную и муравьиную или щавелевую кислоты.

В промышленности для получения угарного газа применяют специальные газогенераторы. В них соединение вырабатывается воздухом, проходящим через раскалённый уголь. Ещё одним промышленным методом изготовления газа является паровая конверсия метана или угля. Кроме того, на производстве используют процесс неполного окисления метана.

Угарный газ присутствует и в атмосфере планеты. Он туда поступает тремя способами:

• неполное разложение органических веществ без доступа воздуха;
• сгорание биологической массы, например, лесные и степные пожары;
• выхлопные газы, которые образуются в двигателях внутреннего сгорания.

Использование соединения

Основное применение горючего вещества — изготовление генераторного или воздушного газа, для чего монооксид смешивают с азотом. Кроме того, соединяя его с водородом, получают водяной газ.

Влияние на живые организмы

Монооксид крайне токсичен, потому что связывается с находящимся в крови гемоглобином прочнее и во много раз быстрее кислорода. Он блокирует процессы доставки жизненно необходимого вещества.

Если концентрация вещества в атмосфере превышает 0,1%, то живые организмы погибают в течение одного часа. Если же уровень оксида этого типа поднимается до 0,3%, то смерть наступает в течение нескольких минут. По этим причинам угарный газ относится к быстродействующим отравляющим веществам.

Специалистами установлено, что чаще всего люди погибают при пожарах в результате отравления указанным углеродным соединением, поскольку он является неотъемлемым продуктом горения большинства материалов. Кроме того, оксид вырабатывается двигателями автомобилей, что также приводит к гибели неосторожных граждан, например, механиков, которые пренебрегают организацией должной вентиляции в гараже.

Если отравление лёгкой степени, то пострадавшему для восстановления здоровья будет достаточно гипервентиляции лёгких кислородом. Если же отравление тяжёлое, то человеку потребуется серьёзная медицинская помощь.

углерода диоксид (углекислый газ): поведение в окружающей среде

Показатель	Значение	Источник / Качественные показатели / Другая информация	Пояснение
Растворимость в воде при 20oC (мг/л)	1480	V3 — @ 25 DegC	Высокий
Растворимость в органических растворителях при 20oC (мг/л)	—	—	—
Температура плавления (oC)	-56.6	A5 — (high pressure)	—
Температура кипения (oC)	—	—	—
Температура разложения (oC)	—	—	—
Температура вспышки (oC)	—	—	—
Коэффициент распределения в системе октанол/вода при pH 7, 20oC	P:	6.76 X 1000	Рассчитывается	—
Log P:	0.83	V3	Низкий
Удельная плотность (г/мл) / Удельный вес	1.53	E2	—
Константа диссоциации (pKa) при 25oC	No data	A2	—
Примечание: Слабая кислота
Давление паров при 25oC (МПа)	3.6 X 1008	A5	Летучий
Константа закона Генри при 25oC (Па*м3/моль)	Не определяется	A5	—
Константа закона Генри при 20oC (безразмерная)	4.40 X 1000	Рассчитывается	Летучий
Период распада в почве (дни)	ДТ50 (типичный)	—	—	—
ДТ50 (лабораторный при 20oC):	—	—	—
ДТ50 (полевой):	—	—	—
ДТ90 (лабораторный при 20oC):	—	—	—
ДТ90 (полевой):	—	—	—
Примечание:	—
Водный фотолиз ДТ50 (дни) при pH 7	Значение:	—	—	—
Примечание:	—
Водный гидролиз ДТ50 (дни) при 20oC и pH 7	Значение:	—	—	—
Примечание:	—
Водное осаждение ДТ50 (дни)	—	—	—
Только водная фаза ДТ50 (дни)	—	—	—
Индекс потенциального вымывания GUS	—	—	—
Индекс роста концентрации в грунтовых водах SCI (мкг/л) при дозе внесения 1 кг/га (л/га)	Значение:	—	—	—
Примечание:	—
Potential for particle bound transport index	—	—	—
Koc — коэффициент распределения органического углерода (мл/г)	—	—	—
pH устойчивость:
Примечание:
Изотерма адсорбции Фрейндлиха	Kf:	—	—	—
1/n:	—	—
Примечание:	—
Максимальное УФ-поглощение (л/(моль*см))	—	—	—

Углекислый газ: получение в промышленности

Существует большое количество способов промышленного получения углекислоты. Наиболее рентабельными являются варианты добычи газа, основанные на получении СО2, который образовывается на химических производствах в виде отходов.

Газообразный оксид углерода (IV) получают из промышленного дыма способом адсорбции моноэтаноламина. Частицы этого вещества подаются в трубу с отходами и вбирают в себя углекислоту. После прохождение через смесь CO2 моноэтаноламины направляются на очистку в специальные резервуары, в которых, при определённых показателях температуры и давления, происходит высвобождение углекислого газа.

Углекислый газ высокого качества получается в результате брожения сырья при изготовлении спиртных напитков. На таких производствах газообразный СО2 обрабатывают водородом, перманганатом калия и углем. В результате реакции получают жидкую форму углекислоты.

Твёрдое состояние СО2 или «сухой лёд» также получают из отходов пивоваренных заводов и ликероводочных производств. Это агрегатное состояние вещества в промышленных масштабах образуется в такой последовательности:

• Из резервуара, где происходит брожение, газ подаётся в ёмкость для промывки.
• Углекислота направляется в газгольдер, в котором подвергается воздействию повышенного давления.
• В специальных холодильниках СО2 охлаждается до определённой температуры.
• Образовавшаяся жидкость фильтруется через слой угля.
• Углекислота снова направляется в холодильник, где производится дополнительное охлаждение вещества с последующим прессованием.

Таким образом получается высококачественный «сухой лёд», который может использоваться в пищевой промышленности, растениеводстве или в быту.

Методы регистрации

Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации CO2 в атмосфере используется для экологических и научных исследований, для изучения парникового эффекта.

Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов основанных на принципе инфракрасной спектроскопии и других газоизмерительных систем. Медицинский газоанализатор для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется капнограф.

Углекислый газ
Общие
Систематическое наименование
Традиционные названия	углекислый газ, двуокись углерода, сухой лёд (в твёрдом состоянии)
Химическая формула	CO2
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	44,01 г/моль
Плотность	газ 1,9768 0 кг/м³ ж. 925 0°С, 35,5 ат кг/м³ тв. 1560 -78,5 кг/м³
Динамическая вязкость	8,5·10 -5 Па·с (10°C; 5,7 МПа)
Термические свойства
Т. субл.	-78,5 °C
Тройная точка	-56,6°C; 0,52 МПа
Кр. точка	31,1 °C; 7,38 МПа
Уд. теплоёмк.	846 Дж/(кг·К)
Удельная теплота плавления	25,13 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	1,45 кг/м³
Классификация
Рег. номер CAS	124-38-9
RTECS	FF6400000
Безопасность
S-фразы	S9 , S23 , S36
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Диоксид углерода

(оксид углерода (IV), углекислый газ, CO2) — прочное химическое соединение, распространено в природных газах, содержащих его в количестве от нескольких процентов до практически чистого углекислого газа. Конечный продукт окисления углерода, не горит, не поддерживает горения и дыхания. Токсическое действие углекислого газа оказывается при его содержании в воздухе 3-4 % и заключается в раздражении дыхательных путей, головокружении, головной боли, шуме в ушах, психическом возбуждении, бессознательном состоянии.

Области использования

Продукт используется на производствах для достижения нескольких целей:

• Запуск синтеза искусственных химических соединений разных типов и назначения.
• Очистка тканей как растительного, так и животного происхождения.
• Контроль температуры протекания химических реакций.
• Генерирование лазера при нарезании металлических листов и заготовок.

Также вещество применяют для нейтрализации щелочи. Особые свойства продукта помогают использовать его как консервирующую добавку в пищевой промышленности, для изготовления бумаги, при тепличном выращивании фруктов и овощей.

Медицинский сектор — крупный потребитель СО₂. Углекислота пригодится при проведении операций на внутренних органах, для стимулирования дыхательного процесса.

СО₂ помогает и при сварке. Он формирует инертное защитное облако для повышения качества получаемого сварного шва.

Применение

В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290.

В криохирургии используется как одно из основных веществ для криоабляции новообразований.

Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения и в огнетушителях. Автоматические углекислотные установки для пожаротушения различаются по системам пуска, которые бывают пневматическими, механическими или электрическими.

Устройство для подачи углекислого газа в аквариум может включать в себя резервуар с газом. Простейший и наиболее распространённый метод получения углекислого газа основан на конструкции для изготовления алкогольного напитка браги. При брожении выделяемый углекислый газ вполне может обеспечить подкормку аквариумных растений.

Углекислый газ используется для газирования лимонада, газированной воды и других напитков. Углекислый газ используется также в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его распад с выделением кислорода. Выделяющийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители, такие как марганец и кремний. Другим следствием влияния кислорода, также связанного с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в инертной среде.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Хранение углекислоты в стальном баллоне в сжиженном состоянии выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. В стандартный 40-литровый баллон заливают около 20 кг сжиженного углекислого газа, и при комнатной температуре в баллоне будет находиться жидкая фаза, а давление составит примерно 6 МПа (60 кгс/см²). Если температура будет выше +31 °С, то углекислота перейдёт в сверхкритическое состояние с давлением выше 7,36 МПа. Стандартное рабочее давление для обычного 40-литрового баллона составляет 15 МПа (150 кгс/см²), однако он должен безопасно выдерживать давление в 1,5 раза выше, то есть 22,5 МПа, — таким образом, работа с подобными баллонами может считаться вполне безопасной.

Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при их посадке внатяжку) и так далее. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются углекислотные установки.

Физиологическое действие

Углекислый газ в высоких концентрациях токсичен; при вдыхании его повышенных концентраций в воздухе по воздействию на воздуходышащие живые организмы его относят к удушающим газам русск.. По ГОСТу (ГОСТ 8050-85) углекислота относится к IV классу опасности.

Незначительные повышения концентрации, вплоть до 0,2−0,4 % (2000−4000 ppm), в помещениях приводят к развитию у людей сонливости и слабости. Опасными для здоровья концентрациями считаются концентрации около 7−10 %, при которых развиваются симптомы удушья, проявляющиеся в виде головной боли, головокружения, расстройстве слуха и в потере сознания (симптомы, сходные с симптомами высотной болезни), эти симптомы развиваются, в зависимости от концентрации, в течение времени от нескольких минут до одного часа.

Для помещений нормальным является уровень CO₂ около 600 ppm (частей на миллион). Повышенные концентрации углекислого газа снижают когнитивные способности людей. Уже при 1200 ppm расширяются кровеносные сосуды в мозге, снижается активность нейронов и уменьшается объём коммуникации между регионами мозга.. В школьных классах типичной является концентрация 2000−2500, а общий разброс значений — от 1000 до 6000, это вызывает обеспокоенность у исследователей, поскольку выявлено снижение результатов учеников, выполняющих тестовые задания в душных помещениях.

Влияние на взрослых здоровых людей	Концентрация углекислого газа, ppm
Нормальный уровень на открытом воздухе	350—450
Приемлемые уровни
Жалобы на несвежий воздух	600—1000
Максимальный уровень стандартов ASHRAE и OSHA	1000
Общая вялость	1000—2500
Возможны нежелательные эффекты на здоровье	1000—2500
Максимально допустимая концентрация в течение 8 часового рабочего дня	5000

При вдыхании воздуха с очень высокими концентрациями газа смерть наступает очень быстро от удушья, вызванного гипоксией. Такой случай произошёл 28 февраля 2020 года когда в одном из банных комплексов Москвы в бассейн было высыпано 30 кг сухого льда который при возгонке вытеснил над водой воздух к потолку, в результате чего погибло 3 человека.

Несмотря на то, что даже концентрация 5—7 % CO₂ в воздухе несмертельна, но при концентрации 0,1 % (такое содержание углекислого газа иногда наблюдается в воздухе мегаполисов), люди начинают чувствовать слабость, сонливость. Это показывает, что даже при высоком уровне кислорода, большая концентрация CO₂ существенно влияет на самочувствие человека.

Симптомы у взрослых здоровых людей	Концентрация углекислого газа, ppm
Лёгкое отравление, учащается пульс и частота дыхания, тошнота и рвота	30 000
Добавляется головная боль и лёгкое нарушение сознания	50 000
Потеря сознания, в дальнейшем — смерть	100 000

Вдыхание воздуха с повышенной концентрацией этого газа не приводит к долговременным расстройствам здоровья. После удаления пострадавшего из атмосферы с высокой концентрацией углекислого газа быстро наступает полное восстановление здоровья и самочувствия.

Особенности газа

Углекислый газ присутствует в природе. Его выделяют живые существа во время дыхания, он становится продуктом различных химических реакций.

Несколько важных свойств СО₂:

• Высокая плотность. Углекислота отличается плотностью выше, чем у рассеянного в атмосфере воздуха. Вещество оказывается плотнее примерно в полтора раза.
• Малая температура твердения. Когда атмосфера вокруг охлаждается до -78,3 градусов, СО₂ начинает постепенно превращаться в массу, похожую на снег. При стандартных условиях не удается достичь перехода вещества в жидкое состояние. Для этого потребуется нагнетать давление до 60 атмосфер — возможно только в специально приспособленных для этого установках.
• Защита от окисления. При этом горение определенных металлов поддерживается. Часто углекислая среда используется для того, чтобы обеспечивать возгорание различных веществ, например, бария или магния.
• Растворимость. Углерод быстро начинает растворяться в воде. Это необходимо для создания угольной кислоты.

Плотность и другие свойства углекислого газа CO2 в зависимости от температуры и давления

В таблице представлены теплофизические свойства углекислого газа CO2 в зависимости от температуры и давления. Свойства в таблице указаны при температуре от 273 до 1273 К и давлении от 1 до 100 атм

Рассмотрим такое важное свойство углекислого газа, как плотность. Плотность углекислого газа равна 1,913 кг/м3 при нормальных условиях (при н.у.)

По данным таблицы видно, что плотность углекислого газа существенно зависит от температуры и давления — при росте давления плотность CO2 значительно увеличивается, а при повышении температуры газа — снижается. Так, при нагревании на 1000 градусов плотность углекислого газа уменьшается в 4,7 раза.

Однако, при увеличении давления углекислого газа, его плотность начинает расти, причем значительно сильнее, чем снижается при нагреве. Например при давлении 10 атм. и температуре 0°С плотность углекислого газа вырастает уже до значения 20,46 кг/м3.

Необходимо отметить, что рост давления газа приводит к пропорциональному увеличению значения его плотности, то есть при 10 атм. удельный вес углекислого газа в 10 раз больше, чем при нормальном атмосферном давлении.

В таблице приведены следующие теплофизические свойства углекислого газа:

• плотность углекислого газа в кг/м3;
• удельная теплоемкость, кДж/(кг·град);
• теплопроводность, Вт/(м·град);
• динамическая вязкость, Па·с;
• температуропроводность, м2/с;
• кинематическая вязкость, м2/с;
• число Прандтля.

Примечание: будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 102. Не забудьте разделить на 100!

Угольная кислота и карбонаты

Химические свойства угольной кислоты и карбонатов

Угольная
кислота – слабая двухосновная
кислота

Угольная кислота существует только в водном растворе, где количество ее
молекул и анионов в сотни раз меньше, чем количество растворенных молекул
углекислого газа CO₂

Диссоциирует по 2-м ступеням с образованием гидрокарбонат- и карбонат ионов:

H₂CO₃ H+ + НCO₃—

НCO₃— H+ + CO₃2-

H₂CO₃ как индивидуальное соединение неустойчиво и не имеет практического значения, но ее соли устойчивы и нашли широкое применение.

Растворимыми являются карбонаты щелочных металлов. Высокая степень гидролиза является причиной щелочной реакции их водных растворов рН(0,1 М р-ра) ~ 11,7:

Na₂CO₃ + H₂O = NaOH + NaHCO₃

CO₃2-+ H₂O = OH— + HCO₃—

Все
карбонаты, кроме карбонатов щелочных металлов и аммония при нагревании (более
900ºС) разлагаются до оксида металла и оксида углерода (IV):

CaCO₃ → CaO + CO₂

Карбонат аммония при нагревании разлагается иначе:

(NH₄)₂CO₃ → 2NH₃ + 2H₂O + CO₂

Качественной реакцией является взаимодействие с кислотами является на ионы СО32─ и НСО3− в результате которой происходит выделение СО2:

при взаимодействии с разбавленными растворами соляной или серной кислот происходит выделение углекислого газа, который затем пропускают через раствор известковой воды. При этом наблюдается помутнение раствора:

CO₂ + Сa(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O

При дальнейшем пропускании раствор вновь становится прозрачным,
помутнение исчезает:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Сa(НCO₃)₂

Переход в гидрокарбонаты при пропускании CO2 через растворы карбонатов или постепенном добавлении кислот:

Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2NaНCO₃ 

Na₂CO₃ + HCl → NaНCO₃ + NaCl

Гидрокарбонаты все, кроме NaНCO3 легко растворяются в воде. Водные растворы также имеют щелочную реакцию вследствие гидролиза:

НCO₃—+ H₂O = OH— + H₂CO₃

при нагревании гидрокарбонаты переходят в карбонаты или гидроксиды:

Монооксид углерода (угарный газ)

Способы получения угарного газа

В промышленности угарный газ получают:

при пропускании воздуха через раскаленный уголь:

C + O₂ → CO₂

CO₂ + C → 2CO

паровая конверсия метана – взаимодействие перегретого водяного пара (температура – 800-900ºС) с метаном. В качестве катализаторов используют Ni, MgO, Al2O3:

СН₄ + Н₂O → СО + 3Н₂

взаимодействие метана с углекислым газом (температура – 800-900ºС, кат. – Ni, MgO, Al2O3):

СН₄ + CO₂ → 2СО + 2Н₂

горение углерода в недостатке кислорода (неполное окисление углерода):

2C + O₂ → 2CO

неполное окисление метана:

2СН₄ + О₂ → 2СО + 4Н₂

В лаборатории угарный газ можно получить:

Нагреванием муравьиной кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты:

НСООН → CO + H₂O

 Нагреванием щавелевой кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты:

H₂C₂O₄ → CO + CO₂ + H₂O

Химические свойства угарного газа

СО – несолеобразующий оксид

Формально СО
можно рассматривать как ангидрид муравьиной кислоты, т.к. он образуется при
дегидратации муравьиной кислоты:

НСООН → CO + H₂O

А также
образование формиата натрия в реакции с гидроксидом натрия при высоком
давлении:

CO + NaOH → HCOONa

Однако при обычных условиях он не вступает в реакции с
водой, кислотами и щелочами, поэтому относится к типу несолеобразующих
оксидов.

Является сильным восстановителем, поэтому реагирует с окислителями:

Горит синим пламенем в атмосфере кислорода:

2СO + O₂→ 2CO₂

Окисляется
хлором в присутствии катализатора или под
действием света с образованием ядовитого газа фосгена:

CO + Cl₂ → COCl₂

Окисляется другими сильными окислителями до углекислого газа или
карбонатов:

CO + Na₂O₂→ Na₂CO₃

Восстанавливает
металлы из оксидов (при Т~300 — 1500ºС):

СО + CuO → Cu + CO₂

СО + NiO → Ni + CO₂

4CO + Fe₃O₄→ 3Fe + 4CO₂

Восстановление
водорода из воды в присутствии катализатора Fe, Cr при температуре 400-500 ºС:

СО + Н₂О= CO₂ + Н₂

Восстановление некоторых благородных металлов из солей:

СО + PdCl₂ + Н₂О→ Pd + CO₂ + 2HCl

Взаимодействие с водородом при повышенном давлении. Из синтез-газа (смеси угарного газа и водорода) при определенных условиях (P, T, kt) можно получить метанол, метан, или другие углеводороды:

СО + 2Н₂ → СН₃ОН

СО + 3Н₂ → СН₄ +
Н₂О

nСО + (2n+1)Н₂ → С_nН_2n+2 + nН₂О

Образование
карбонилов металлов при
нагревании:

4СO + Ni = [Ni(СO)₄]

4СO + Fe = [Fe(СO)₅]

Образование
карбоксигемоглобина при
связывании угарного газа с гемоглобином крови подобно кислороду:

HbO₂ + CO = HbCO + O₂

Этим свойством СО и объясняется его
высокая токсичность для организма человека.

Химические и биологические свойства углекислого газа

Углекислый газ обладает кислотными свойствами, так как является кислотным оксидом, и при растворении в воде образует угольную кислоту:

CO₂+H₂O=H₂CO₃

Вступает в реакцию со щелочами, в результате чего образуются карбонаты и гидрокарбонаты. Этот газ не подвержен горению. В нем горят только некоторые активные металлы, например, магний.

При нагревании углекислый газ распадается на угарный газ и кислород:

2CO₃=2CO+O₃.

Как и другие кислотные оксиды, данный газ легко вступает в реакцию с другими оксидами:

СaO+Co₃=CaCO₃.

Углекислый газ входит в состав всех органических веществ. Круговорот этого газа в природе осуществляется с помощью продуцентов, консументов и редуцентов. В процессе жизнедеятельности человек вырабатывает примерно 1 кг углекислого газа в сутки. При вдохе мы получаем кислород, однако в этот момент в альвеолах образуется углекислый газ. В этот момент происходит обмен: кислород попадает в кровь, а углекислый газ выходит наружу.

Получение углекислого газа происходит при производстве алкоголя. Также этот газ является побочным продуктом при получении азота, кислорода и аргона. Применение углекислого газа необходимо в пищевой промышленности, где углекислый газ выступает в качестве консерванта, а также углекислый газ в виде жидкости содержится в огнетушителях.

Рис. 3. Огнетушитель.

Что мы узнали?

Углекислый газ – вещество, которое в нормальных условиях не имеет цвета и запаха. помимо своего обычного названия – углекислый газ, его также называют оксидом углерода или диоксидом углерода.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

Список литературы

1. Афанасьев С.В., Капитонов М.С., Лисовская Л.В. Совершенствование техно логии и оборудования крупнотоннажного производства диоксида углерода//Технические газы. 2007. №3. С.51–55.
2. Афанасьев С.В., Лавренченко Г.К., Копытов А.В., Рощенко О.С. Повышение эффективности подачи диоксида углерода на синтез карбамида//Технические газы. 2011. №2. С. 27–31.
3. Афанасьев С.В., Махлай С.В. Карбамидоформальдегидный концентрат. Технология. Переработка. Самара. Изд-во Самарского научн. центра РАН, 2012. 298 с.
4. Патент на изобретение RU №2296000, МПК В 01 D 53/56, B 01 D 53/86, B 01 J 23/16. Способ очистки дымовых газов от оксидов азота.
5. Патент на изобретение RU №2376537. МПК F25J 1/02. Способ ожижения диоксида углерода.
6. Патент на полезную модель RU №117311 МПК B01D 53/14. Регенератор диоксида углерода.
7. Лавренченко Г.К., Копытин А.В., Афанасьев С.В. и др. Совершенствование производства жидкого низкотемпературного диоксида углерода в циклах среднего давления//Технические газы. Научно 2013. №2. С. 60–62.

Углекислый газ и мы: чем опасен CO2

Углекислый газ — один из продуктов обмена веществ в организме человека. Он играет большую роль в управлении дыханием и снабжением кровью органов. Рост содержания CO2 в крови вызывает расширение сосудов, способных таким образом транспортировать больше кислорода к тканям и органам. Аналогично и система дыхания понуждается к большей активности, если концентрация углекислоты в организме растет. Это свойство используют в аппаратах искусственной вентиляции легких, чтобы подстегнуть собственные органы дыхания пациента к большей активности.

Кроме упомянутой пользы, превышение концентрации СO2 может принести организму и вред. Повышенное содержание во вдыхаемом воздухе приводит к тошноте, головной боли, удушью и даже к потере сознания. Организм протестует против углекислого газа и подает человеку сигналы. При дальнейшем увеличении концентрации развивается кислородное голодание, или гипоксия. Co2 мешает кислороду присоединяться к молекулам гемоглобина, которые и осуществляют перемещение связанных газов по кровеносной системе. Кислородное голодание ведет к снижению работоспособности, ослаблению реакции и способностей к анализу ситуации и принятию решений, апатии и может привести к смерти.

Общие симптомы отравления углекислым газом

Такие концентрации углекислого газа, к сожалению, достижимы не только в тесных шахтах, но и в плохо проветриваемых школьных классах, концертных залах, офисных помещениях и транспортных средствах — везде, где в замкнутом пространстве без достаточного воздухообмена с окружающей средой скапливается большое количество людей.