Вуглекислота (загальна інформація)
Вуглекислота, також відома як діоксид вуглецю, вугільний ангідрид, вуглекислий газ, двоокис вуглецю і оксид вуглецю IV, у звичайному середовищі є безбарвним газом, позбавленим запаху, але що володіє специфічним кислим. Цей газ утворюється при з’єднанні вуглецю та кисню.
Коротка інформація:
Формула: CO2
Щільність: 1,97 кг/мі
Молярна маса речовини: 44,0095(14) г/моль
Температура кипіння під тиском: 57 °C
Температура плавлення: 78 °C, речовина виганяється (переходить із твердого стану в газ, минаючи рідкий стан)
Кристалічні грати: молекулярні
Форма молекули: лінійна
Загальні відомості про вуглекислоту
Вуглекислота в півтора рази важча за кисень. При 10°C під тиском 30 атмосфер вона перетворюється на рідину, а при заморожуванні утворює твердий сухий лід. Примітно, що при нормальному тиску атмосферному вуглекислота, минаючи рідкий стан, при нагріванні переходить з твердого стану відразу в газоподібний.
Концентрація вуглекислоти в атмосфері нашої планети досягає 0,0395%, а рівень її вмісту в повітрі продовжує зростати з початку захоплення людства технічним прогресом. Збільшення кількості вуглекислоти в атмосфері зумовлене тривалим використанням людьми продуктів горіння органічних речовин, таких як нафта, деревина та вугілля.
Двоокис вуглецю, розчинений у повітрі, поглинає інфрачервоні промені, які випромінює Земля, і відіграє значну роль у глобальному потеплінні. Припустивши на секунду, що вуглекислий газ зник з нашого світу, ми отримаємо безрадісну картину холодної та сухої планети. Насправді саме цей газ використовують рослини для того, щоб наситити себе корисними органічними речовинами. А ось для людини концентрація в атмосфері вуглекислоти у розмірі 7-10% може виявитися небезпечною для здоров’я та життя. При такому високому вмісті цього газу повітря людина може відчувати нестерпний головний біль, нудоту і сильну слабкість, аж до втрати свідомості.
Незважаючи на те, що вуглекислота в сильній концентрації здатна негативно впливати на людину, цей газ не відноситься до токсичних або вибухонебезпечних речовин.
Історія відкриття вуглекислоти
Цікавим є той факт, що нині неможливо достовірно визначити, хто саме першим відкрив вуглекислий газ. Версії висуваються найрізноманітніші. Одне відомо напевно – оксид вуглецю IV завдячує своєю назвою Антуану Лавуазьє, який визначив склад цього газу у 1774 році. Також існують документальні свідчення того, що приблизно в цей же час Джозеф Прістлі та Карл Шееле під час різних експериментів зуміли виділити вуглекислий газ. Крім того, в 1620 голландський хімік Ван Гельмонт описав виділення вуглекислоти в результаті горіння органічної речовини, випередивши Лавуазьє більш ніж на півтора століття.
Властивості вуглекислоти
Вуглекислий газ має кислуватий присмак, але позбавлений кольору та запаху. Він легко розчиняється у воді, а при замерзанні перетворюється на «сухий лід». Якщо замерзлу вуглекислоту нагріти при нормальному атмосферному тиску, вона випарується, минаючи рідкий стан.
Діоксид вуглецю виділяється з диханням тварин та людей і є одним із основних учасників метаболізму в організмі. У світлий час доби вуглекислий газ поглинається рослинами. Відбувається процес фотосинтезу, у результаті якого виробляється кисень.
Вуглекислий газ відноситься до ангідридів, тобто кислотних оксидів. Розчинений у воді він утворює вугільну кислоту. Вуглекислота утворює карбонати та гідрокарбонати в результаті реакцій із сильними основами – лугами. Також вона здатна брати участь у реакціях нуклеофільного приєднання та електрофільного заміщення.
Отримання вуглекислоти
В лабораторії вуглекислоту легко можна отримати як продукт реакції різних кислот з карбонатами та гідрокарбонатами. Дуже просто можна виробити вуглекислий газ при взаємодії лимонної кислоти та звичайної харчової соди. Обидві ці речовини широко поширені і застосовуються у повсякденному житті, а отже, такий досвід під силу провести будь-якій людині. Подібний спосіб отримання вуглецю діоксиду раніше широко використовувався аптекарями для виготовлення газованих напоїв.
Основним промисловим способом отримання чистого вуглекислого газу є його виділення з речовин, що більшою мірою складаються з діоксиду вуглецю у поєднанні з азотом або метаном. Для цього способу характерне використання вуглекислотних станцій абсорбцонно-десорбційного типу та застосування рідких хімічних абсорбентів.
Як правило, у промисловому масштабі вуглекислота виробляється як побічний продукт різних хімічних процесів. Гази, що утворилися в результаті подібних реакцій, обробляються розчином карбонату калію. З отриманого результаті гідрокарбонату шляхом нагрівання виділяють вуглекислоту.
Застосування вуглекислоти
Необхідність створення та розвитку промислового виробництва вуглекислого газу обумовлена безліччю областей його застосування та неймовірною широтою використання.
Вуглекислота використовується як захисне середовище при зварюванні дротом. Високі температури призводять до виділення кисню, що веде до окислення металів, тому в зварювальний дріт вводяться марганець або кремній, що виконують функцію розкислювачів.
Рідка вуглекислота, що отримується під тиском, використовується при виробництві вогнегасників та для створення газованих напоїв. У харчових цілях вуглекислоту використовують ще й як розпушувач та консервант.
У твердому стані вуглекислота використовується як робоча речовина холодильних установок.
Вуглекислий газ використовується у сільському господарстві для «підживлення» зелених культур. У Росії взимку нестача світла негативно впливає на врожайність тепличних рослин. Використання діоксиду вуглецю дозволяє досягти приросту рослин та врожаю.
Цікаві факти про вуглекислоту
Вуглекислий газ у значному обсязі міститься в атмосферах планет Венери та Марсу. На Землі дуже багато вуглекислого газу розчинено у водах світового океану.
Досвідченим шляхом було встановлено, що якщо в організмі практично відсутній вуглекислий газ, то кисень не може наситити клітини тіла, виділившись із пов’язаного з гемоглобіном стану. Таким чином, нестача вуглекислого газу в тілі здатна призвести до кисневого голодування всього організму.
У процесі дихання людина здатна виділяти до 1 кг діоксиду вуглецю протягом однієї доби.
У літню пору року, коли тривалість світлового дня помітно збільшується, вміст діоксиду вуглецю в атмосфері падає, оскільки рослини в процесі фотосинтезу виробляють кисень і поглинають вуглекислий газ саме у світлу пору доби.
В Україні та на території Євросоюзу та країн СНД промисловими постачаннями діоксиду вуглецю та інших медичних, технічних та чистих газів займається компанія «DP Air Gas». Пріоритетним завданням підприємства є надання своїм клієнтам товар найвищої якості. Продукція компанії «DP Air Gas» – запорука безпеки та гарного результату.
