Углекислота (общие сведения)

Углекислота (общие сведения)

Углекислота, также известная как диоксид углерода, угольный ангидрид, углекислый газ, двуокись углерода и оксид углерода IV, в обычной среде является бесцветным газом, лишенным запаха, но обладающим специфическим кисловатым привкусом. Этот газ образуется при соединении углерода и кислорода.

Краткая информация:

Формула: CO2
Плотность: 1,97 кг/мі
Молярная масса вещества: 44,0095(14) г/моль
Температура кипения под давлением: 57 °C
Температура плавления: 78 °C, вещество возгоняется (переходит из твердого состояния в газ, минуя жидкое состояние)
Кристаллическая решетка: молекулярная
Форма молекулы: линейная

Общие сведения об углекислоте

Углекислота в полтора раза тяжелее кислорода. При 10°C под давлением 30 атмосфер она превращается в жидкость, а при замораживании образует твердый сухой лед. Примечательно, что при нормальном атмосферном давлении углекислота, минуя жидкое состояние, при нагревании переходит из твердого состояния сразу в газообразное.
Концентрация углекислоты в атмосфере нашей планеты достигает 0,0395%, а уровень ее содержания в воздухе продолжает расти с момента начала увлечения человечества техническим прогрессом. Увеличение количества углекислоты в атмосфере обусловлено продолжительным использованием людьми продуктов горения органический веществ, таких как нефть, древесина и уголь.
Двуокись углерода, растворенная в воздухе, поглощает инфракрасные лучи, которые испускает Земля, и играет значительную роль в глобальном потеплении. Предположив на секунду, что углекислый газ исчез из нашего мира, мы получим безрадостную картину холодной и иссохшей планеты. На самом деле именно этот газ используют растения для того, чтобы напитать себя полезными органическими веществами. А вот для человека концентрация в атмосфере углекислоты в размере 7-10% может оказаться опасной для здоровья и жизни. При таком высоком содержании этого газа в воздухе человек может испытывать невыносимую головную боль, тошноту и сильную слабость, вплоть до потери сознания.
Несмотря на то, что углекислота в сильной концентрации способна оказать на человека негативное воздействие, этот газ не относится к токсичным или взрывоопасным веществам.

История открытия углекислоты

Любопытен тот факт, что в настоящее время невозможно достоверно определить, кто именно первым открыл углекислый газ. Версии выдвигаются самые разнообразные. Одно известно наверняка – оксид углерода IV обязан своим названием Антуану Лавуазье, который определил состав этого газа в 1774 году. Также существуют документальные свидетельства того, что примерно в это же время Джозеф Пристли и Карл Шееле в ходе различных экспериментов сумели выделить углекислый газ. Кроме того, в 1620 году голландский химик Ван Гельмонт описал выделение углекислоты в результате горения органического вещества, опередив Лавуазье более чем на полтора века.
Свойства углекислоты
Углекислый газ имеет кисловатый привкус, но лишен цвета и запаха. Он легко растворяется в воде, а при замерзании превращается в «сухой лед». Если замерзшую углекислоту нагреть при нормальном атмосферном давлении, то она испарится, минуя жидкое состояние.
Диоксид углерода выделяется с дыханием животных и людей и является одним из основных участников метаболизма в организме. В светлое время суток углекислый газ поглощается растениями. Происходит процесс фотосинтеза, в результате которого вырабатывается кислород.
Углекислый газ относится к ангидридам, то есть кислотным оксидам. Растворенный в воде, он образует угольную кислоту. Углекислота образует карбонаты и гидрокарбонаты в результате реакций с сильными основаниями – щелочами. Также она способна участвовать в реакциях нуклеофильного присоединения и электрофильного замещения.

Получение углекислоты

В лаборатории углекислоту легко можно получить как продукт реакции различных кислот с карбонатами и гидрокарбонатами. Очень просто можно выработать углекислый газ при взаимодействии лимонной кислоты и обычной пищевой соды. Оба эти вещества широко распространены и применяются в повседневной жизни, а значит, такой опыт под силу провести любому человеку. Подобный способ получения диоксида углерода раньше широко использовался аптекарями для изготовления газированных напитков.
Основным промышленным способом получения чистого углекислого газа является его выделение из веществ, в большей степени состоящих из диоксида углерода в сочетании с азотом или метаном. Для этого способа характерно использование углекислотных станций абсорбцонно-десорбционного типа и применение жидких химических абсорбентов.
Как правило, в промышленном масштабе углекислота вырабатывается как побочный продукт различных химических процессов. Образовавшиеся в результате подобных реакций газы обрабатываются раствором карбоната калия. Из полученного в итоге гидрокарбоната путем нагревания выделяют углекислоту.

Применение углекислоты

Необходимость создания и развития промышленного производства углекислого газа обусловлена множеством областей его применения и невероятной широтой использования.
Углекислота используется как защитная среда при сварке проволокой. Высокие температуры приводят к выделению кислорода, что ведет к окислению металлов, поэтому в сварочную проволоку вводятся марганец или кремний, выполняющие функцию раскислителей.
Жидкая углекислота, получаемая под давлением, используется при производстве огнетушителей и для создания газированных напитков. В пищевых целях углекислоту используют еще и в качестве разрыхлителя и консерванта.
В твердом состоянии углекислота используется в качестве рабочего вещества холодильных установок.
Углекислый газ используется в сельском хозяйстве для «подкормки» зеленых культур. В России зимой недостаток света отрицательно сказывается на урожайности тепличных растений. Использование диоксида углерода позволяет добиться прироста растений и урожая.

Интересные факты об углекислоте

Углекислый газ в значительном объеме содержится в атмосферах планет Венеры и Марса. На Земле огромное количество углекислого газа растворено в водах мирового океана.
Опытным путем было установлено, что если в организме практически отсутствует углекислый газ, то кислород не может насытить клетки тела, выделившись из связанного с гемоглобином состояния. Таким образом, недостаток углекислого газа в теле способен привести к кислородному голоданию всего организма.
В процессе дыхания человек способен выделять до 1 кг диоксида углерода в течение одних суток.
В летнее время года, когда длительность светового дня заметно увеличивается, содержание диоксида углерода в атмосфере падает, поскольку растения в процессе фотосинтеза вырабатывают кислород и поглощают углекислый газ именно в светлое время суток.

В Украине и на территории Евросоюза и стран СНГ промышленными поставками диоксида углерода и прочих медицинских, технических и чистых газов занимается компания «DP Air Gas». Приоритетной задачей предприятия является предоставление своим клиентам товаром высочайшего качества. Продукция компании «DP Air Gas» — залог безопасности и хорошего результата.