Диоксид углерода

Диоксид углерода СО2 − бесцветный., негорючий газ со слабым кисловатым запахом и вкусом. Он значительно тяжелее воздуха (вес 1 л 1,9708 г при 0 ºС и 760 мм рт ст) удельный вес (по отношению к воздуху) 1,529. Поэтому диоксид углерода собирается на дне емкостей, в которых он образуется (бродильники, колодезные шахты и т. п.). При входе в такие помещения следует соблюдать осторожность, так как диоксид углерода не поддерживает дыхания. Он легко сжижается при 20 °С давлением 56,5 атм., образуя бесцветную, подвижную жидкость с удельным весом 0,766. Его критическая температура 31,3 °С, критическое давление 72,9 атм., критическая плотность 0,464. При обычном давлении диоксид углерода сублимируется при −78,48 °С. Под давлением 5 атм. твердый СО2 плавится при −56,7 °С.

Кристаллический диоксид углерода образует молекулярную решетку, в которой атомы С занимают узлы гранецентрированной кубической решетки с длиной ребра а = 5,63 Å. Оба атома О каждой молекулы лежат на одной прямой с атомом С, очень близко к последнему (С↔О = 1,05 Å) и направлены по пространственным диагоналям. Свободная молекула также вытянута по прямой и построена симметрично: О=С=О. Межъядерное расстояние С↔О в ней 1,13 Å.

Теплота плавления диоксида углерода 2,24 ккал/моль теплота испарения 6,0 ккал/моль (при −56 °С). Жидкий диоксид углерода − плохой проводник электричества; он обладает лишь незначительной растворяющей способностью.

Химически диоксид углерода достаточно инертен. Только с сильными основаниями он, как ангидрид угольной кислоты, энергично соединяется, образуя карбонаты. При высокой температуре он реагирует также с сильно электроположительными металлами, такими, как К, Мg, Zn, отдавая им полностью или частично свой кислород. При пропускании СО2 над раскаленным углем образуется оксид углерода по уравнению: СО2 + С → 2СО.

В небольших концентрациях диоксид углерода не ядовит. В крови постоянно содержится СО2, который образуется в организме в результате процессов окисления; СО2 выделяется при дыхании. Содержащиеся в крови диоксид углерода возбуждающе действует на дыхательный центр. Однако длительное пересыщение ним крови вредно. При вдыхании больших количеств диоксид углерода наступает не только удушье из-за недостатка воздуха, но и целый ряд расстройств в организме, которые даже и после устранения острой опасности могут привести к смерти.

Как уже было указано, диоксид углерода содержится в незначительных концентрациях (3:10000) в воздухе. В некоторых местностях, особенно часто неподалеку от вулканов, он выделяется из недр земли. Вода многих минеральных источников (углекислые источники или ключи) при обычном давлении так пересыщена диоксидом углерода, что большая часть его выделяется при выходе на поверхность земли. В небольшом количестве диоксид углерода содержится во всякой природной воде. Диоксид углерода, связанный с оксидами металлов, встречается в природе в громадных количествах в форме карбонатов, это, прежде всего, карбонаты кальция  и магния.

Диоксид углерода получают в лаборатории чаще всего разложением мрамора соляной кислотой в аппарате Киппа, иногда также нагреванием дикарбоната натрия или магнезита.

В технике получают значительные количества диоксида углерода, являющейся побочным продуктом обжига извести. Получаемый таким образом газ сильно загрязнен азотом. Для получения чистого диоксида углерода его пропускают через башни, в которых по кускам кокса стекает раствор карбоната натрия или калия. Последний абсорбирует СО2 с образованием дикарбоната и вновь выделяет его при кипячении. В качестве абсорбента еще лучше использовать раствор этаноламина НО-СН2-СН2-NH2, который при нагревании выделяет СО2, поглощенный при обычной температуре (Жирботол-процесс). Аналогичным способом диоксид углерода можно получить из коксового газа. В некоторых местностях для добычи диоксида углерода используют природные источники газа (например, около Герста в Вестфалии и Геннингена на Рейне) или же ключи (в Эйфеле, Вестервальде, Таунусе). Значительное количество диоксида углерода выделяется при спиртовом брожении: только в Германии − свыше 100 млн. м3 ежегодно. В некоторых странах углекислый газ брожения также используют.

Диоксид углерода применяют для производства минеральных вод. Для этой цели в торговлю поступает сжиженный диоксид углерода в стальных бомбах. В медицине СО2 используют для приготовления углекислых ванн. Его применяют, далее, при тушении пожаров и непосредственно как средство, гасящее пламя, и как сродство, создающее давление для разбрызгивания других тушащих огонь жидкостей. Диоксид углерода очень удобен и в качестве нагнетающего газа для перекачки огнеопасных  жидкостей.

Диоксид углерода рекомендуют и в качестве удобрения, так как он является тем питательным веществом, которое растения усваивают из воздуха. Можно показать, что обогащение воздуха диоксидом углерода сильно способствует росту растений. Углекислотные удобрении при подходящих условиях ценны прежде всего для оранжерей. Твердый диоксид углерода все больше применяют в качестве охлаждающего агента − «сухой лед», который развивает на каждую единицу веса вдвое большую «хладопроизводительность», чем лед из воды, и обладает еще тем преимуществом, что испаряется без остатка.

Ваш отзыв

Вы должны войти, чтобы оставлять комментарии.

Опубликовано 22 Июл 2012 в 13:05. Рубрика: Химия элементов. Вы можете следить за ответами к записи через RSS.
Вы можете оставить отзыв или трекбек со своего сайта.