Kde sa nachádza oxid uhličitý? Získavanie CO2. Umelé zdroje oxidu uhličitého

Oxid uhličitý (oxid uhličitý, oxid uhličitý) zaujíma najdôležitejšie miesto medzi technickými plynmi, je široko používaný takmer vo všetkých odvetviach priemyslu a agropriemyselného komplexu. CO 2 predstavuje 10 % celkového trhu s technickým plynom, čo stavia tento produkt na rovnakú úroveň ako hlavné produkty na separáciu vzduchu.

Využitie oxidu uhličitého v rôznych stavoch agregácie je rôznorodé – potravinársky priemysel, zváracie plyny a zmesi, hasenie požiarov atď. Stále častejšie sa využíva jeho pevná fáza, suchý ľad, od mrazenia, suchých brikiet až po povrchové čistenie (tryskanie).

Potvrdenie

Oxid uhličitý nie je možné získať zvonku, pretože v atmosfére nie je takmer žiadny oxid uhličitý. Zvieratá a ľudia ho prijímajú úplným rozkladom potravy, pretože bielkoviny, tuky a uhľohydráty postavené na uhlíkovej báze tvoria pri spaľovaní pomocou kyslíka v tkanivách oxid uhličitý (CO 2).

V priemysle sa oxid uhličitý získava z pecných plynov, z produktov rozkladu prírodných uhličitanov (vápenec, dolomit). Plyn vznikajúci pri alkoholovej fermentácii sa využíva na potravinárske účely. Oxid uhličitý vzniká aj v zariadeniach na separáciu vzduchu ako vedľajší produkt pri výrobe čistého kyslíka, dusíka a argónu. V laboratórnych podmienkach sa malé množstvá CO 2 získavajú reakciou uhličitanov a hydrogénuhličitanov s kyselinami, napríklad mramorom, kriedou alebo sódou, s kyselinou chlorovodíkovou. Vedľajšími zdrojmi produkcie CO 2 sú produkty spaľovania; fermentácia; výroba kvapalného amoniaku; reformné jednotky; výroba etanolu; prírodné zdroje.

Pri výrobe oxidu uhličitého v priemyselnom meradle sa používajú tri hlavné skupiny surovín.

Skupina 1- zdroje surovín, z ktorých možno vyrobiť čistý CO 2 bez špeciálneho zariadenia na zvýšenie jeho koncentrácie:

plyny z chemického a petrochemického priemyslu s obsahom 98-99 % CO 2;
plyny alkoholového kvasenia v pivovaroch, liehových a hydrolyzačných zariadeniach s 98 – 99 % CO 2;
plyny z prírodných zdrojov s 92-99 % CO2.

Skupina 2- zdroje surovín, ktorých použitie zabezpečuje produkciu čistého CO 2:

plyny z menej bežného chemického priemyslu obsahujúce 80-95% CO2.

Skupina 3- zdroje surovín, ktorých použitie umožňuje produkovať čistý CO 2 len pomocou špeciálneho zariadenia:

plynné zmesi pozostávajúce najmä z dusíka a oxidu uhličitého (produkty spaľovania látok obsahujúcich uhlík s obsahom 8 – 20 % CO 2 ;
výfukové plyny z vápeniek a cementární s 30 – 40 % CO 2;
kychtové plyny vysokých pecí s 21-23 % CO 2;
pozostávajúce najmä z metánu a oxidu uhličitého a obsahujúce významné prímesi iných plynov (bioplyn a skládkový plyn z bioreaktorov s 30 – 45 % CO 2 ;
pridružené plyny pri výrobe zemného plynu a ropy s obsahom 20 – 40 % CO2.

Aplikácia

Podľa niektorých odhadov spotreba CO2 na svetovom trhu presahuje 20 miliónov metrických ton ročne. Takáto vysoká úroveň spotreby sa vytvára pod vplyvom požiadaviek potravinárskeho priemyslu a podnikov na ropných poliach, technológií sýtenia oxidom uhličitým pre nápoje a iných priemyselných potrieb, napríklad znížením hodnoty pH úpravní vody, problémami metalurgie (vrátane použitie zváracieho plynu) atď.

Spotreba oxidu uhličitého neustále rastie s tým, ako sa rozširuje rozsah jeho aplikácie, ktorá pokrýva úlohy od priemyselných účelov až po potravinársku výrobu - konzerváciu potravín, v strojárstve od zváracej výroby a prípravy ochranných zváracích zmesí až po čistenie povrchov dielov suchou ľadové granule, v poľnohospodárstve na hnojenie rastlín, v plynárenskom a ropnom priemysle na hasenie požiarov.

Hlavné aplikácie CO 2:

v strojárstve a stavebníctve (na zváranie a pod.);
na studené pristátie častí strojov;
v procesoch jemného ostrenia;
na elektrické zváranie, založené na princípe ochrany roztaveného kovu pred škodlivými účinkami atmosférického vzduchu;
v metalurgii;
fúkanie plynného oxidu uhličitého cez formy;
pri výrobe hliníka a iných ľahko oxidovateľných kovov;
v poľnohospodárstve vytvárať umelý dážď;
v ekológii nahrádza silné minerálne kyseliny na neutralizáciu alkalických odpadových vôd;
pri výrobe protipožiarnych prostriedkov;
používa sa v hasiacich prístrojoch s oxidom uhličitým ako hasiaca látka, ktorá účinne zastavuje proces horenia;
v parfumérii pri výrobe parfumov;
v ťažobnom priemysle;
pomocou metódy bezplamennej explózie hornín;
v potravinárskom priemysle;
používa sa ako konzervačná látka a je na obale označená kódom E290;
ako prostriedok na kysnutie cesta;
na výrobu sýtených nápojov;

Karbonizácia nápojov môže prebiehať jedným z dvoch spôsobov:

Pri výrobe obľúbených sladkých a minerálnych vôd sa používa metóda mechanickej karbonizácie, ktorá spočíva v nasýtení kvapaliny oxidom uhličitým. To si vyžaduje špeciálne vybavenie (sifóny, akratofóry, saturátory) a fľaše so stlačeným oxidom uhličitým.
Pri metóde chemickej karbonizácie vzniká oxid uhličitý počas fermentačného procesu. Takto získate šampanské víno, pivo, chlebový kvas. Oxid uhličitý v sódovej vode sa získava v dôsledku reakcie sódy s kyselinou, ktorá je sprevádzaná rýchlym uvoľňovaním oxidu uhličitého.

CO 2 ako zvárací plyn

Od roku 1960 sa zváranie legovaných a uhlíkových ocelí v prostredí s oxidom uhličitým (CO 2), ktoré spĺňa požiadavky GOST 8050, v poslednej dobe čoraz viac rozširuje v zváracích technológiách strojárske podniky, pričom mnohé z najpopulárnejších zmesí plynov obsahujú malé množstvo aktívnych plynov (CO 2 alebo O 2) potrebných na stabilizáciu zváracieho oblúka. Pri zváraní uhlíkových a nízkolegovaných ocelí hlavných konštrukčných tried v ruských podnikoch však zostáva hlavným ochranným plynom oxid uhličitý CO2, čo sa vysvetľuje fyzikálnymi vlastnosťami tohto ochranného plynu a jeho dostupnosťou.

Je rovný +4, nazývaný oxid uhličitý (iné názvy: oxid uhličitý, anhydrid uhličitý, oxid uhličitý). Táto látka sa zvyčajne píše s molekulárnym vzorcom CO2. Jeho molárna hmotnosť je 44,01 g/mol. Zdá sa, že za normálnych podmienok je anhydrid kyseliny uhličitý bezfarebný plyn. Pri nízkych koncentráciách je bez zápachu, pri vyšších koncentráciách získava štipľavý, kyslý zápach.

Pre túto chemickú látku existujú tri možné stavy agregácie, ktoré sa vyznačujú rôznymi hodnotami hustoty:

tuhá látka (suchý ľad); pri tlaku 1 atm. a teplota -78,5 °C - 1562 kg/m³;
kvapalina (oxid uhličitý); pri tlaku 56 atm. a teplota +20 °C - 770 kg/m³;
plynný; pri tlaku 1 atm. a teplota 0 °C - 1,977 kg/m³.

Teplota topenia oxidu uhličitého je -78 °C, teplota varu -57 °C. Látka sa rozpúšťa vo vode: pri 25 °C a tlaku 100 kPa je jej rozpustnosť 1,45 g/l.

Oxid uhličitý je prírodná chemická zlúčenina, v ktorej molekule sú atómy kyslíka spojené s atómom uhlíka kovalentnou väzbou. Molekula oxidu uhličitého je lineárna a centrosymetrická. Obe väzby medzi uhlíkom a dvoma atómami kyslíka sú ekvivalentné (v podstate dvojité). Molekula je symetrická okolo svojho stredu, takže nemá elektrický dipólový moment.

Oxid uhličitý bol jednou z prvých plynných chemických zlúčenín, ktoré už neboli identifikované so vzduchom. V sedemnástom storočí si flámsky chemik Jan Baptista van Helmont všimol, že pri spaľovaní uhlia v uzavretej nádobe bola hmotnosť výsledného popola oveľa menšia ako hmotnosť obyčajného oxidu uhličitého od škótskeho lekára Josepha Blacka.

Oxid uhličitý sa pri štandardnom tlaku a teplote nachádza v zemskej atmosfére v množstve približne 0,04 % objemu. V rámci uhlíkového cyklu, známeho ako fotosyntéza, je oxid uhličitý absorbovaný rastlinami, riasami a sinicami. V dôsledku toho sa tvorí voda a uhľohydráty, ale tento proces sa vyskytuje iba pod vplyvom svetla. Oxid uhličitý vzniká aj spaľovaním uhlia alebo uhľovodíkov, fermentáciou kvapalín a vydychovaním vzduchu ľuďmi a zvieratami. Okrem toho je vyžarovaný zo sopiek, horúcich prameňov a gejzírov.

Dôležitú úlohu zohráva oxid uhličitý (absorbuje a emituje žiarenie v tepelnej infračervenej oblasti). Táto chemická zlúčenina je tiež jedným z hlavných zdrojov zníženia pH oceánu: keď sa rozpustí vo vode, vytvára slabú kyselinu uhličitú: CO2 + H2O ↔ H2CO3, ktorá nie je schopná úplne disociovať na ióny.

Oxid uhličitý nepodporuje spaľovanie ani dýchanie. Zapálená trieska v jej atmosfére zhasne. Zvieratá a ľudia sa pri vysokých koncentráciách CO2 udusia. Pri 3 % koncentrácii vo vzduchu sa dýchanie zrýchľuje, pri 10 % nastáva strata vedomia a rýchla smrť a pri 20 % okamžitá paralýza.

Oxid uhličitý je anhydridom kyseliny uhličitej, a preto má vlastnosti kyslého oxidu. V laboratórnych podmienkach sa získava reakciou kriedy s kyselinou chlorovodíkovou v CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O. V priemysle sa vyrába tepelným rozkladom vápenca alebo kriedy (menej často magnezitu alebo dolomitu): CaCO3 → CaO + CO2. Produkcia oxidu uhličitého je vedľajším produktom nízkoteplotnej separácie vzduchu na dusík a kyslík. V súčasnosti sa vyrábajú špeciálne generátory na výrobu oxidu uhličitého zo vzduchu. Takéto generátory sa používajú na dodávanie CO2 do skleníkov s cieľom vytvoriť priaznivé prostredie pre rastliny.

Oxid uhličitý je široko používaný v chemickom priemysle. Používa sa na výrobu sódy, na syntézu organických kyselín a na výrobu nealkoholických nápojov. používa sa ako chladivo napríklad pri výrobe vína. Vytvára sa atmosféra oxidu uhličitého, aby sa zabránilo hnilobe potravinárskych výrobkov vrátane hrozna po zbere a pred začatím výroby vína.

Výroba oxidu uhličitého alebo skvapalneného oxidu uhličitého sa vykonáva na jeho plnenie, ktoré sa používa na hasenie požiarov. Nedokážu však človeka uhasiť, keďže značná časť prúdu tekutého CO2 sa vyparí, pričom teplota prudko klesne (čo môže spôsobiť omrzliny) a CO2 sa zmení na suchý ľad. Oxid uhličitý sa zvyčajne používa na hasenie elektrického vedenia. Mechanizmus spočíva v zastavení toku vzdušného kyslíka k zdroju požiaru.

Štrukturálny vzorec

Pravdivý, empirický alebo hrubý vzorec: CO2

Chemické zloženie oxidu uhličitého

Molekulová hmotnosť: 44,009

Oxid uhličitý (oxid uhličitý, oxid uhličitý, oxid uhličitý, anhydrid uhličitý) je bezfarebný plyn (za normálnych podmienok), bez zápachu, s chemickým vzorcom CO2. Hustota za normálnych podmienok je 1,98 kg/m³ (ťažšia ako vzduch). Pri atmosférickom tlaku oxid uhličitý neexistuje v kvapalnom stave, prechádza priamo z pevného do plynného skupenstva. Pevný oxid uhličitý sa nazýva suchý ľad. Pri zvýšenom tlaku a normálnych teplotách sa oxid uhličitý mení na kvapalinu, ktorá sa používa na jeho skladovanie. Koncentrácia oxidu uhličitého v zemskej atmosfére je v priemere 0,04 %. Oxid uhličitý ľahko prepúšťa ultrafialové lúče a lúče viditeľnej časti spektra, ktoré prichádzajú na Zem zo Slnka a ohrievajú ju. Zároveň pohlcuje infračervené lúče vyžarované Zemou a patrí medzi skleníkové plyny, v dôsledku čoho sa podieľa na procese globálneho otepľovania. Od začiatku priemyselnej éry sa pozoruje neustále zvyšovanie hladiny tohto plynu v atmosfére.

Oxid uhoľnatý (IV) - oxid uhličitý, plyn bez zápachu a farby, ťažší ako vzduch, po silnom ochladení kryštalizuje vo forme bielej snehovej hmoty - „suchého ľadu“. Pri atmosférickom tlaku sa neroztopí, ale odparí, teplota sublimácie je −78 °C. Oxid uhličitý vzniká, keď organická hmota hnije a horí. Obsiahnuté vo vzduchu a minerálne pramene, uvoľňované pri dýchaní živočíchov a rastlín. Rozpustný vo vode (1 objem oxidu uhličitého v jednom objeme vody pri 15 ° C).

Podľa svojich chemických vlastností je oxid uhličitý klasifikovaný ako kyslý oxid. Po rozpustení vo vode tvorí kyselinu uhličitú. Reaguje s alkáliami za vzniku uhličitanov a hydrogénuhličitanov. Prechádza elektrofilnými substitučnými reakciami (napríklad s fenolom) a nukleofilnou adíciou (napríklad s organohorečnatými zlúčeninami). Oxid uhoľnatý (IV) nepodporuje spaľovanie. Horia v ňom len niektoré aktívne kovy. Interaguje s oxidmi aktívnych kovov. Po rozpustení vo vode vytvára kyselinu uhličitú. Reaguje s alkáliami za vzniku uhličitanov a hydrogénuhličitanov.

Ľudské telo vyprodukuje približne 1 kg (2,3 lb) oxidu uhličitého za deň. Tento oxid uhličitý je transportovaný z tkanív, kde vzniká ako jeden z konečných produktov látkovej premeny, cez žilový systém a následne sa vylučuje vo vydychovanom vzduchu cez pľúca. Obsah oxidu uhličitého v krvi je teda vysoký v žilovom systéme a klesá v kapilárnej sieti pľúc a nízky v arteriálnej krvi. Obsah oxidu uhličitého vo vzorke krvi sa často vyjadruje ako parciálny tlak, to znamená tlak, ktorý by malo dané množstvo oxidu uhličitého obsiahnutého vo vzorke krvi, keby samotné zaberalo celý objem vzorky krvi. Oxid uhličitý ( CO2) sa v krvi transportuje tromi rôznymi spôsobmi (presný pomer každého z týchto troch spôsobov transportu závisí od toho, či je krv arteriálna alebo venózna).

Väčšina oxidu uhličitého (70% až 80%) sa premieňa enzýmom karboanhydráza v červených krvinkách na bikarbonátové ióny.
Asi 5% - 10% oxidu uhličitého je rozpustených v krvnej plazme.
Asi 5% - 10% oxidu uhličitého je viazaných na hemoglobín vo forme karbamínových zlúčenín (karbohemoglobín).

Hemoglobín, hlavný proteín červených krviniek transportujúci kyslík, je schopný transportovať kyslík aj oxid uhličitý. Oxid uhličitý sa však viaže na hemoglobín na inom mieste ako kyslík. Viaže sa skôr na N-terminálne konce globínových reťazcov než na hem. V dôsledku alosterických účinkov, ktoré vedú k zmene konfigurácie molekuly hemoglobínu po naviazaní, však väzba oxidu uhličitého znižuje schopnosť kyslíka viazať sa naň pri danom parciálnom tlaku kyslíka a naopak. väzba kyslíka na hemoglobín znižuje schopnosť oxidu uhličitého viazať sa naň pri danom parciálnom tlaku oxidu uhličitého. Okrem toho, schopnosť hemoglobínu prednostne sa viazať s kyslíkom alebo oxidom uhličitým závisí aj od pH prostredia. Tieto vlastnosti sú veľmi dôležité pre úspešné vychytávanie a transport kyslíka z pľúc do tkanív a jeho úspešné uvoľňovanie do tkanív, ako aj pre úspešné vychytávanie a transport oxidu uhličitého z tkanív do pľúc a jeho uvoľňovanie tam. Oxid uhličitý je jedným z najdôležitejších mediátorov autoregulácie prietoku krvi. Je to silný vazodilatátor. Ak sa teda hladina oxidu uhličitého v tkanive alebo krvi zvýši (napríklad v dôsledku intenzívneho metabolizmu - spôsobeného povedzme cvičením, zápalom, poškodením tkaniva alebo v dôsledku obštrukcie prietoku krvi, ischémie tkaniva), kapiláry sa rozšíria , čo vedie k zvýšenému prietoku krvi, a teda k zvýšenému prísunu kyslíka do tkanív a transportu nahromadeného oxidu uhličitého z tkanív. Okrem toho má oxid uhličitý v určitých koncentráciách (zvýšené, ale ešte nedosahujúce toxické hodnoty) pozitívny inotropný a chronotropný účinok na myokard a zvyšuje jeho citlivosť na adrenalín, čo vedie k zvýšeniu sily a frekvencie srdcových kontrakcií, srdcovej výdaj a v dôsledku toho mŕtvica a minútový objem krvi. To tiež pomáha upraviť tkanivovú hypoxiu a hyperkapniu (zvýšené hladiny oxidu uhličitého). Bikarbonátové ióny sú veľmi dôležité pre reguláciu pH krvi a udržiavanie normálnej acidobázickej rovnováhy. Rýchlosť dýchania ovplyvňuje obsah oxidu uhličitého v krvi. Slabé alebo pomalé dýchanie spôsobuje respiračnú acidózu, zatiaľ čo rýchle a nadmerne hlboké dýchanie vedie k hyperventilácii a rozvoju respiračnej alkalózy. Okrem toho je oxid uhličitý dôležitý aj pri regulácii dýchania. Hoci naše telo potrebuje kyslík na metabolizmus, nízke hladiny kyslíka v krvi alebo tkanivách zvyčajne nestimulujú dýchanie (alebo skôr stimulačný účinok nízkeho kyslíka na dýchanie je príliš slabý a „zapína“ sa neskoro, pri veľmi nízkych hladinách kyslíka v krv, pri ktorej už človek často stráca vedomie). Normálne je dýchanie stimulované zvýšením hladiny oxidu uhličitého v krvi. Dýchacie centrum je oveľa citlivejšie na zvýšenú hladinu oxidu uhličitého ako na nedostatok kyslíka. V dôsledku toho môže dýchanie veľmi riedkeho vzduchu (s nízkym parciálnym tlakom kyslíka) alebo plynnej zmesi neobsahujúcej vôbec žiadny kyslík (napríklad 100 % dusíka alebo 100 % oxidu dusného) rýchlo viesť k strate vedomia bez toho, aby spôsobilo pocit. nedostatok vzduchu (pretože hladina oxidu uhličitého v krvi sa nezvyšuje, pretože nič nebráni jeho vydychovaniu). To je nebezpečné najmä pre pilotov vojenských lietadiel letiacich vo veľkých výškach (ak nepriateľská strela zasiahne kokpit a kokpit sa odtlakuje, piloti môžu rýchlo stratiť vedomie). Táto vlastnosť systému regulácie dýchania je tiež dôvodom, prečo letušky v lietadlách inštruujú pasažierov v prípade odtlakovania kabíny lietadla, aby si najskôr sami nasadili kyslíkovú masku, kým sa pokúsia pomôcť niekomu inému – takto figurant riskuje, že sám rýchlo stratí vedomie, a to aj bez toho, aby do poslednej chvíle pociťoval akékoľvek nepohodlie alebo potrebu kyslíka. Ľudské dýchacie centrum sa snaží udržiavať parciálny tlak oxidu uhličitého v arteriálnej krvi nie vyšší ako 40 mmHg. Pri vedomej hyperventilácii môže obsah oxidu uhličitého v arteriálnej krvi klesnúť na 10-20 mmHg, zatiaľ čo obsah kyslíka v krvi zostane prakticky nezmenený alebo sa mierne zvýši a potreba ďalšieho nádychu sa zníži v dôsledku zníženia v stimulačnom účinku oxidu uhličitého na činnosť dýchacieho centra. To je dôvod, prečo je po období vedomej hyperventilácie jednoduchšie zadržať dych na dlhší čas ako bez predchádzajúcej hyperventilácie. Táto úmyselná hyperventilácia, po ktorej nasleduje zadržiavanie dychu, môže viesť k strate vedomia skôr, ako človek pocíti potrebu nadýchnuť sa. V bezpečnom prostredí takáto strata vedomia nič zvláštne nehrozí (človek stratou vedomia stratí kontrolu nad sebou, prestane zadržiavať dych a nadýchne sa, dýcha, a tým sa zníži prísun kyslíka do mozgu obnovené a potom sa obnoví vedomie). V iných situáciách, napríklad pred potápaním, to však môže byť nebezpečné (v hĺbke nastane strata vedomia a potreba nadýchnuť sa a bez vedomej kontroly sa voda dostane do dýchacích ciest, čo môže viesť k utopeniu). To je dôvod, prečo je hyperventilácia pred potápaním nebezpečná a neodporúča sa.

V priemyselných množstvách sa oxid uhličitý uvoľňuje zo spalín, alebo ako vedľajší produkt chemických procesov, napríklad pri rozklade prírodných uhličitanov (vápenec, dolomit) alebo pri výrobe alkoholu (alkoholové kvasenie). Zmes výsledných plynov sa premyje roztokom uhličitanu draselného, ktorý absorbuje oxid uhličitý a mení sa na hydrogenuhličitan. Roztok bikarbonátu sa pri zahrievaní alebo pri zníženom tlaku rozkladá a uvoľňuje oxid uhličitý. V moderných zariadeniach na výrobu oxidu uhličitého sa namiesto hydrogénuhličitanu častejšie používa vodný roztok monoetanolamínu, ktorý za určitých podmienok môže absorbovať CO2 obsiahnuté v spalinách a pri zahriatí ich uvoľňujú; Tým sa oddelí hotový výrobok od ostatných látok. Oxid uhličitý vzniká aj v zariadeniach na separáciu vzduchu ako vedľajší produkt pri výrobe čistého kyslíka, dusíka a argónu. V laboratóriu sa malé množstvá získavajú reakciou uhličitanov a hydrogénuhličitanov s kyselinami, ako je mramor, krieda alebo sóda, s kyselinou chlorovodíkovou, napríklad pomocou Kippovho prístroja. Použitie kyseliny sírovej na reakciu s kriedou alebo mramorom má za následok tvorbu slabo rozpustného síranu vápenatého, ktorý interferuje s reakciou a ktorý sa odstraňuje výrazným prebytkom kyseliny. Na prípravu nápojov možno využiť reakciu sódy bikarbóny s kyselinou citrónovou alebo kyslou citrónovou šťavou. V tejto podobe sa objavili prvé sýtené nápoje. Ich výrobou a predajom sa zaoberali lekárnici.

V potravinárskom priemysle sa oxid uhličitý používa ako konzervačný a kypriaci prostriedok a na obale je označený kódom E290. Kvapalný oxid uhličitý je široko používaný v hasiacich systémoch a hasiacich prístrojoch. Automatické hasiace systémy s oxidom uhličitým sa líšia štartovacími systémami, ktoré môžu byť pneumatické, mechanické alebo elektrické. Zariadenie na dodávanie oxidu uhličitého do akvária môže obsahovať zásobník plynu. Najjednoduchší a najbežnejší spôsob výroby oxidu uhličitého je založený na konštrukcii výroby záparu z alkoholických nápojov. Počas fermentácie môže uvoľnený oxid uhličitý poskytnúť výživu pre akváriové rastliny. Oxid uhličitý sa používa na sýtenie limonád a perlivej vody. Oxid uhličitý sa používa aj ako ochranné médium pri zváraní drôtom, ale pri vysokých teplotách disociuje a uvoľňuje kyslík. Uvoľnený kyslík oxiduje kov. V tomto ohľade je potrebné zaviesť do zváracieho drôtu deoxidačné činidlá, ako je mangán a kremík. Ďalším dôsledkom vplyvu kyslíka, tiež spojeného s oxidáciou, je prudký pokles povrchového napätia, ktorý vedie okrem iného k intenzívnejšiemu rozstreku kovu ako pri zváraní v inertnom prostredí. Oxid uhličitý v plechovkách sa používa vo vzduchových zbraniach (v pneumatických plynových valcoch) a ako zdroj energie pre motory v leteckom modelárstve. Skladovanie oxidu uhličitého v oceľovej fľaši v skvapalnenom stave je výnosnejšie ako vo forme plynu. Oxid uhličitý má relatívne nízku kritickú teplotu +31°C. Asi 30 kg skvapalneného oxidu uhličitého sa naleje do štandardného 40-litrového valca a pri izbovej teplote bude vo valci kvapalná fáza a tlak bude približne 6 MPa (60 kgf/cm²). Ak je teplota nad +31°C, potom oxid uhličitý prejde do superkritického stavu s tlakom nad 7,36 MPa. Štandardný prevádzkový tlak pre bežný 40-litrový valec je 15 MPa (150 kgf/cm²), ale musí bezpečne vydržať tlak 1,5-krát vyšší, teda 22,5 MPa, takže prácu s takýmito valcami možno považovať za celkom bezpečnú. Pevný oxid uhličitý – „suchý ľad“ – sa používa ako chladivo pri laboratórnom výskume, v maloobchode, pri opravách zariadení (napríklad: chladenie jednej z protiľahlých častí pri lisovaní) atď. Oxid uhličitý sa používa na skvapalnenie oxid uhličitý a zariadenia na výrobu suchého ľadu.

Meranie parciálneho tlaku oxidu uhličitého je potrebné v technologických procesoch, v medicínskych aplikáciách - analýza dýchacích zmesí pri umelej ventilácii a v uzavretých systémoch podpory života. Analýza koncentrácie CO2 v atmosfére sa používa na environmentálny a vedecký výskum, na štúdium skleníkového efektu. Oxid uhličitý sa zaznamenáva pomocou analyzátorov plynov na princípe infračervenej spektroskopie a iných systémov na meranie plynov. Analyzátor medicinálnych plynov na zaznamenávanie obsahu oxidu uhličitého vo vydychovanom vzduchu sa nazýva kapnograf. Na meranie nízkych koncentrácií CO2(ako aj CO) v procesných plynoch alebo v atmosférickom vzduchu môžete použiť metódu plynovej chromatografie s metanátorom a registráciou plameňovo-ionizačným detektorom.

Ročné výkyvy koncentrácie atmosférického oxidu uhličitého na planéte sú určené najmä vegetáciou stredných zemepisných šírok (40-70°) severnej pologule. Vegetácia v trópoch je prakticky nezávislá od ročného obdobia, suchý púštny pás 20-30° (na oboch hemisférach) má malý podiel na kolobehu oxidu uhličitého a pásy zeme najviac pokryté vegetáciou sa na Zemi nachádzajú asymetricky ( na južnej pologuli je v stredných zemepisných šírkach oceán). Preto od marca do septembra v dôsledku fotosyntézy obsah CO2 v atmosfére klesá a od októbra do februára sa zvyšuje. K zimnému rastu prispieva tak oxidácia dreva (heterotrofné dýchanie rastlín, hniloba, rozklad humusu, lesné požiare), ako aj spaľovanie fosílnych palív (uhlie, ropa, plyn), ktoré sa v zimnom období výrazne zvyšuje. V oceáne sa rozpúšťa veľké množstvo oxidu uhličitého. Oxid uhličitý tvorí významnú časť atmosfér niektorých planét slnečnej sústavy: Venuša, Mars.

Oxid uhličitý je netoxický, ale vplyvom jeho zvýšených koncentrácií vo vzduchu na živé organizmy dýchajúce vzduch je klasifikovaný ako dusivé plyny (anglicky) Ruské Mierne zvýšenia koncentrácie do 2-4% v interiéri vedú k rozvoj ospalosti a slabosti u ľudí. Za nebezpečné koncentrácie sa považujú hladiny okolo 7 – 10 %, pri ktorých vzniká dusenie, prejavujúce sa bolesťami hlavy, závratmi, stratou sluchu a stratou vedomia (príznaky podobné ako pri výškovej chorobe), v závislosti od koncentrácie za obdobie r. niekoľko minút až jednu hodinu. Pri vdýchnutí vzduchu s vysokou koncentráciou plynu nastáva veľmi rýchlo smrť udusením. Hoci v skutočnosti ani koncentrácia 5-7% CO2 nie je smrteľná, už pri koncentrácii 0,1% (táto úroveň oxidu uhličitého sa pozoruje vo vzduchu megacities) sa ľudia začínajú cítiť slabí a ospalí. To ukazuje, že aj pri vysokých hladinách kyslíka majú vysoké koncentrácie CO2 významný vplyv na pohodu. Vdychovanie vzduchu so zvýšenou koncentráciou tohto plynu nevedie k dlhodobým zdravotným problémom a po odstránení postihnutého zo znečisteného ovzdušia rýchlo nastáva úplné obnovenie zdravia.

Bezfarebný a bez zápachu. Najdôležitejší regulátor krvného obehu a dýchania. Netoxický. Bez nej by neboli bohaté žemle a príjemne kyslé sýtené nápoje. Z tohto článku sa dozviete, čo je oxid uhličitý a ako pôsobí na ľudský organizmus...

Väčšina z nás si dobre nepamätá školský kurz fyziky a chémie, ale vieme: plyny sú neviditeľné a spravidla nehmotné, a preto zákerné. Preto si pred odpoveďou na otázku, či oxid uhličitý škodí organizmu, pripomeňme, čo to je.

Zemská deka

CO2 je oxid uhličitý. Je to tiež oxid uhličitý, oxid uhoľnatý (IV) alebo anhydrid uhličitý. Za normálnych podmienok je to bezfarebný plyn bez zápachu s kyslou chuťou.

Pri atmosférickom tlaku má oxid uhličitý dva stavy agregácie: plynný (oxid uhličitý je ťažší ako vzduch a slabo rozpustný vo vode) a pevný (pri teplote –78 °C sa mení na suchý ľad).

Oxid uhličitý je jednou z hlavných zložiek životného prostredia. Nachádza sa vo vzduchu a podzemných minerálnych vodách, uvoľňuje sa pri dýchaní ľudí a zvierat a podieľa sa na fotosyntéze rastlín.

Oxid uhličitý aktívne ovplyvňuje klímu. Reguluje výmenu tepla planéty: prenáša ultrafialové žiarenie a blokuje infračervené žiarenie. V tejto súvislosti sa oxid uhličitý niekedy nazýva aj zemská pokrývka.

O2 - energia. CO2 - iskra

Oxid uhličitý sprevádza človeka po celý život. Oxid uhličitý je prirodzeným regulátorom dýchania a krvného obehu a je neoddeliteľnou súčasťou metabolizmu.

Vdýchnutím asi 30 litrov kyslíka za hodinu človek uvoľní 20–25 litrov oxidu uhličitého.

Vdýchnutím si človek naplní pľúca kyslíkom. Súčasne dochádza k obojsmernej výmene v alveolách (špeciálne „bubliny“ pľúc): kyslík prechádza do krvi a uvoľňuje sa z nej oxid uhličitý. Muž si vydýchne. CO2 je jedným z konečných produktov metabolizmu. Obrazne povedané, kyslík je energia a oxid uhličitý je iskra, ktorá ju zapáli.

Oxid uhličitý nie je pre telo o nič menej dôležitý ako kyslík. Je to fyziologický stimulant dýchania: pôsobí na mozgovú kôru a stimuluje dýchacie centrum. Signálom pre ďalší nádych nie je nedostatok kyslíka, ale nadbytok oxidu uhličitého. Metabolizmus v bunkách a tkanivách je totiž nepretržitý a jeho konečné produkty sa musia neustále odstraňovať.

Okrem toho oxid uhličitý ovplyvňuje vylučovanie hormónov, aktivitu enzýmov a rýchlosť biochemických procesov.

Rovnováha výmeny plynu

Oxid uhličitý je netoxický, nevýbušný a absolútne neškodný pre ľudí. Pre normálny život je však mimoriadne dôležitá rovnováha oxidu uhličitého a kyslíka. Nedostatok a nadbytok oxidu uhličitého v tele vedie k hypokapnii a hyperkapnii.

Hypokapnia - nedostatok CO2 v krvi. Vzniká v dôsledku hlbokého, rýchleho dýchania, kedy sa do tela dostáva viac kyslíka, ako je potrebné. Napríklad pri príliš intenzívnej fyzickej aktivite. Dôsledky môžu byť rôzne: od mierneho závratu až po stratu vedomia.

Hyperkapnia - nadbytok CO2 v krvi. Osoba vdýchne (spolu s kyslíkom, dusíkom, vodnou parou a inertnými plynmi) 0,04 % oxidu uhličitého a vydýchne 4,4 %. Ak sa nachádzate v malej miestnosti so slabým vetraním, koncentrácia oxidu uhličitého môže prekročiť normu. V dôsledku toho sa môžu vyskytnúť bolesti hlavy, nevoľnosť a ospalosť. Hyperkapnia však najčastejšie sprevádza extrémne situácie: porucha dýchacieho prístroja, zadržiavanie dychu pod vodou a iné.

Na rozdiel od názoru väčšiny ľudí je teda oxid uhličitý v množstvách, ktoré poskytuje príroda, nevyhnutný pre ľudský život a zdravie. Okrem toho našiel široké priemyselné uplatnenie a ľuďom prináša mnoho praktických výhod.

Šumivé bublinky v službách šéfkuchárov

CO2 sa používa v mnohých oblastiach. Oxid uhličitý je však možno najviac žiadaný v potravinárskom priemysle a varení.

Oxid uhličitý vzniká v kysnutom ceste vplyvom fermentácie. Práve jeho bublinky cesto uvoľňujú, prevzdušňujú a zväčšujú objem.

Pomocou oxidu uhličitého sa vyrábajú rôzne osviežujúce nápoje: kvas, minerálna voda a iné sódy, ktoré milujú deti i dospelí. Tieto nápoje sú obľúbené u miliónov spotrebiteľov na celom svete, a to najmä vďaka šumivým bublinkám, ktoré tak smiešne praskajú v pohári a tak príjemne „pichajú“ v nose.

Môže oxid uhličitý obsiahnutý v sýtených nápojoch prispieť k hyperkapnii alebo spôsobiť inú ujmu zdravému organizmu? Samozrejme, že nie!

Po prvé, oxid uhličitý používaný pri príprave sýtených nápojov je špeciálne upravený na použitie v potravinárskom priemysle. V množstvách, v ktorých je obsiahnutý v sóde, je pre telo zdravých ľudí absolútne neškodný.

Po druhé, väčšina oxidu uhličitého sa vyparí ihneď po otvorení fľaše. Zvyšné bublinky sa počas pitia „vyparia“ a zanechajú za sebou len charakteristické syčanie. V dôsledku toho sa do tela dostáva zanedbateľné množstvo oxidu uhličitého.

"Tak prečo lekári niekedy zakazujú pitie sýtených nápojov?" - pýtaš sa. Podľa kandidátky lekárskych vied, gastroenterologičky Aleny Aleksandrovna Tyazheva, je to spôsobené tým, že existuje množstvo ochorení gastrointestinálneho traktu, pre ktoré je predpísaná špeciálna prísna diéta. Zoznam kontraindikácií zahŕňa nielen nápoje obsahujúce plyn, ale aj mnohé potravinárske výrobky. Zdravý človek môže pokojne zaradiť do svojho jedálnička mierne množstvo sýtených nápojov a občas si dopriať pohár koly.

Záver

Oxid uhličitý je nevyhnutný na podporu života planéty a jednotlivého organizmu. CO2 ovplyvňuje klímu a pôsobí ako druh prikrývky. Bez nej je metabolizmus nemožný: metabolické produkty opúšťajú telo oxidom uhličitým. Je tiež nenahraditeľnou súčasťou obľúbených sýtených nápojov každého. Práve oxid uhličitý vytvára hravé bublinky, ktoré vás pošteklia v nose. Zároveň je pre zdravého človeka absolútne bezpečný.

Oxid uhličitý (oxid uhličitý, oxid uhličitý, CO 2) vzniká vzájomným pôsobením dvoch prvkov – kyslíka a uhlíka. Oxid uhličitý vzniká spaľovaním uhľovodíkových zlúčenín alebo uhlia v dôsledku fermentácie kvapalín a tiež ako produkt dýchania zvierat a ľudí. V malom množstve sa nachádza v atmosfére. Rastliny absorbujú oxid uhličitý z atmosféry a premieňajú ho na organické zlúčeniny. Keď tento plyn zmizne z atmosféry, na Zemi prakticky nebude pršať a výrazne sa ochladí.

Vlastnosti oxidu uhličitého

Oxid uhličitý je ťažší ako vzduch. Zamŕza pri -78 °C. Keď oxid uhličitý zamrzne, tvorí sneh. V roztoku oxid uhličitý tvorí kyselinu uhličitú. Kvôli určitým vlastnostiam sa oxid uhličitý niekedy nazýva „prikrývka“ Zeme. Ľahko prechádza ultrafialovými lúčmi. Infračervené lúče sú vyžarované z povrchu oxidu uhličitého do vesmíru.

Oxid uhličitý sa uvoľňuje v kvapalnej forme pri nízkej teplote, kvapalnej forme pri vysokom tlaku a plynnej forme. Plynná forma oxidu uhličitého sa získava z odpadových plynov pri výrobe alkoholov, čpavku a tiež v dôsledku spaľovania paliva. Plynný oxid uhličitý je netoxický a nevýbušný plyn, bez zápachu a farby. V kvapalnej forme je oxid uhličitý bezfarebná kvapalina bez zápachu. Pri obsahu nad 5% sa oxid uhličitý hromadí v priestore podlahy v zle vetraných priestoroch. Zníženie objemového podielu kyslíka vo vzduchu môže viesť k nedostatku kyslíka a uduseniu. Embryológovia zistili, že ľudské a zvieracie bunky potrebujú asi 7 % oxidu uhličitého a iba 2 % kyslíka. Oxid uhličitý je trankvilizér nervového systému a vynikajúce anestetikum. Plyn v ľudskom tele sa podieľa na syntéze aminokyselín a má vazodilatačný účinok. Nedostatok oxidu uhličitého v krvi vedie ku spazmom ciev a hladkého svalstva všetkých orgánov, k zvýšenej sekrécii v nosových priechodoch, prieduškách a k vzniku polypov a adenoidov a k zhrubnutiu membrán v dôsledku ukladania cholesterolu.

Výroba oxidu uhličitého

Existuje niekoľko spôsobov výroby oxidu uhličitého. V priemysle sa oxid uhličitý získava z dolomitu, vápenca - produktov rozkladu prírodných uhličitanov, ako aj z pecných plynov. Plynná zmes sa premyje roztokom uhličitanu draselného. Zmes absorbuje oxid uhličitý a mení sa na hydrogenuhličitan. Hydrogénuhličitanový roztok sa zahrieva a rozkladá sa, pričom sa uvoľňuje oxid uhličitý. Pri metóde priemyselnej výroby sa oxid uhličitý čerpá do valcov.

V laboratóriách je výroba oxidu uhličitého založená na interakcii hydrogénuhličitanov a uhličitanov s kyselinami.

Aplikácie oxidu uhličitého

V každodennej praxi sa oxid uhličitý používa pomerne často. V potravinárskom priemysle sa oxid uhličitý používa ako kypridlo cesta a tiež ako konzervačná látka. Na obale výrobku je uvedený pod kódom E290. Vlastnosti oxidu uhličitého sa využívajú aj pri výrobe perlivej vody.

Biochemici zistili, že na zvýšenie úrody rôznych plodín je veľmi efektívne hnojiť vzduch oxidom uhličitým. Tento spôsob hnojenia je však možné použiť len v skleníkoch. V poľnohospodárstve sa plyn používa na vytváranie umelého dažďa. Pri neutralizácii alkalického prostredia oxid uhličitý nahrádza silné minerálne kyseliny. V skladoch zeleniny sa oxid uhličitý používa na vytvorenie plynného prostredia.

V parfumérskom priemysle sa oxid uhličitý používa pri výrobe parfumov. V medicíne sa oxid uhličitý využíva na antiseptické účinky pri otvorených operáciách.

Po ochladení sa oxid uhličitý zmení na „suchý ľad“. Skvapalnený oxid uhličitý sa balí do fliaš a posiela sa spotrebiteľom. Oxid uhličitý vo forme „suchého ľadu“ sa používa na konzervovanie potravín. Pri zahrievaní sa takýto ľad vyparí bez zanechania zvyšku.

Oxid uhličitý sa používa ako aktívne médium pri zváraní drôtom. Pri zváraní sa oxid uhličitý rozkladá na kyslík a oxid uhoľnatý. Kyslík interaguje s tekutým kovom a oxiduje ho.

V modelovaní lietadiel sa oxid uhličitý používa ako zdroj energie pre motory. Nádoby s oxidom uhličitým sa používajú vo vzduchových pištoliach.