Ogljikov dioksid Ogljikov dioksid
Ogljikov dioksid (ogljikov dioksid, ogljikov dioksid) zavzema najpomembnejše mesto med tehničnimi plini, pogosto se uporablja v skoraj vseh sektorjih industrije in kmetijsko-industrijskega kompleksa. CO 2 predstavlja 10 % celotnega trga tehničnih plinov, kar ta izdelek uvršča med glavne izdelke za ločevanje zraka.
Navodila za uporabo ogljikov dioksid v različnih agregatnih stanjih so raznoliki - živilska industrija, varilni plini in mešanice, gašenje požarov itd. Vse bolj se uporablja njegova trdna faza, suhi led, od zamrzovanja, suhih briketov do površinskega čiščenja (peskanje).
potrdilo o prejemu
Ogljikovega dioksida ni mogoče pridobiti od zunaj, saj ogljikovega dioksida v ozračju skorajda ni. Živali in ljudje ga dobimo s popolno razgradnjo hrane, saj beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati, zgrajeni na osnovi ogljika, pri zgorevanju s pomočjo kisika v tkivih tvorijo ogljikov dioksid (CO 2 ).
V industriji se ogljikov dioksid pridobiva iz kurilnih plinov, iz produktov razgradnje naravnih karbonatov (apnenec, dolomit). Plin, ki nastane pri alkoholnem vrenju, se uporablja za prehrambene namene. Ogljikov dioksid nastaja tudi v obratih za ločevanje zraka kot stranski produkt čisti kisik, dušik in argon. V laboratorijskih pogojih dobimo majhne količine CO 2 z reakcijo karbonatov in bikarbonatov s kislinami, na primer marmorja, krede ali sode s klorovodikovo kislino. Stranski vir nastajanja CO 2 so produkti zgorevanja; fermentacija; proizvodnja tekočega amoniaka; enote za reformiranje; proizvodnja etanola; naravni viri.
Pri proizvodnji ogljikovega dioksida v industrijskem obsegu se uporabljajo tri glavne skupine surovin.
1. skupina- viri surovin, iz katerih je mogoče proizvesti čisti CO 2 brez posebne opreme za povečanje njegove koncentracije:
- plini iz kemične in petrokemične industrije, ki vsebujejo 98-99 % CO 2 ;
- plini alkoholne fermentacije v pivovarnah, obratih za alkohol in hidrolizo z 98-99% CO 2;
- plini iz naravni viri z 92-99 % CO 2.
2. skupina- viri surovin, katerih uporaba zagotavlja proizvodnjo čistega CO 2 :
- plini iz manj pogostih kemičnih industrij, ki vsebujejo 80-95 % CO 2.
3. skupina- viri surovin, katerih uporaba omogoča proizvodnjo čistega CO 2 samo s pomočjo posebne opreme:
- plinske mešanice, sestavljene predvsem iz dušika in ogljikovega dioksida (produkti zgorevanja snovi, ki vsebujejo ogljik, ki vsebujejo 8-20% CO 2;
- izpušni plini iz tovarn apna in cementa s 30-40 % CO 2 ;
- zgornji plini plavžev z 21-23% CO 2;
- sestoji predvsem iz metana in ogljikovega dioksida ter vsebuje precejšnje primesi drugih plinov (bioplin in deponijski plin iz bioreaktorjev s 30-45 % CO 2 ;
- povezani plini pri proizvodnji zemeljskega plina in nafte, ki vsebujejo 20-40 % CO 2.
Aplikacija
Po nekaterih ocenah poraba CO2 na svetovnem trgu presega 20 milijonov metričnih ton na leto. torej visoka stopnja na porabo vplivajo zahteve Prehrambena industrija in podjetja na naftnih poljih, tehnologije karbonizacije pijač in druge industrijske potrebe, na primer zmanjšanje pH vrednosti čistilnih naprav, težave v metalurgiji (vključno z uporabo varilnega plina) itd.
Poraba ogljikovega dioksida vztrajno narašča, saj se širi obseg njegove uporabe, ki zajema naloge od industrijskih namenov do proizvodnje hrane - konzerviranje hrane, v strojništvu od varilske proizvodnje in priprave zaščitnih varilnih mešanic do čiščenja površin delov s suhim. ledena zrnca, v kmetijstvo za napajanje obratov, v plinski in naftni industriji za gašenje požarov.
Glavne uporabe CO 2:
- v strojništvu in gradbeništvu (za varjenje itd.);
- za hladno pristajanje strojnih delov;
- v postopkih finega ostrenja;
- za električno varjenje, ki temelji na principu zaščite staljene kovine pred škodljivi učinki atmosferski zrak;
- v metalurgiji;
- vpihovanje ogljikovega dioksida skozi kalupe;
- pri proizvodnji aluminija in drugih zlahka oksidiranih kovin;
- v kmetijstvu za ustvarjanje umetnega dežja;
- v ekologiji nadomešča potent mineralne kisline za nevtralizacijo alkalne odpadne vode;
- pri izdelavi gasilnih sredstev;
- uporablja se v gasilnih aparatih z ogljikovim dioksidom kot sredstvo za gašenje požara, ki učinkovito ustavi proces zgorevanja;
- v parfumeriji pri izdelavi parfumov;
- v rudarski industriji;
- z uporabo metode brezplamenske eksplozije kamnin;
- v živilski industriji;
- uporablja se kot konzervans in je na embalaži označen s kodo E290;
- kot sredstvo za vzhajanje testa;
- za proizvodnjo gaziranih pijač;
Karbonizacija pijače lahko poteka na enega od dveh načinov:
- Pri izdelavi priljubljenih sladkih in mineralne vode rabljeno mehanska metoda karbonizacija, ki vključuje nasičenje tekočine z ogljikovim dioksidom. Za to je potrebna posebna oprema (sifoni, akratoforji, saturatorji) in jeklenke s stisnjenim ogljikovim dioksidom.
- pri kemično karbonizacija nastane med procesom fermentacije. Pridelujejo šampanjec, pivo, kruhov kvas. Ogljikov dioksid v soda vodi nastane kot posledica reakcije sode s kislino, ki jo spremlja hitro sproščanje ogljikovega dioksida.
CO 2 kot plin za varjenje
Od leta 1960 je postalo razširjeno varjenje legiranih in ogljikovih jekel v okolju z ogljikovim dioksidom (CO 2), ki ustreza zahtevam GOST 8050. Zadnje čase Uporaba varilnih plinskih mešanic argona in helija postaja vse bolj razširjena v varilnih tehnologijah strojegradnih podjetij, medtem ko številne najbolj priljubljene plinske mešanice vključujejo majhno količino aktivnih plinov (CO 2 ali O 2), potrebnih za stabilizacijo varilni oblok. Vendar pa je pri varjenju ogljikovih in nizkolegiranih jekel glavnih strukturnih razredov v ruskih podjetjih glavni zaščitni plin še vedno ogljikov dioksid CO 2, kar je pojasnjeno fizične lastnosti tega zaščitnega plina in njegove razpoložljivosti.
V industriji so glavne metode pridobivanja ogljikovega dioksida CO2 njegova proizvodnja kot stranski produkt reakcije pretvorbe metana CH4 v vodik H2, reakcije zgorevanja (oksidacija) ogljikovodikov, reakcija razgradnje apnenca CaCO3 v apno CaO in vodo. H20.
CO2 kot stranski produkt parnega reformiranja CH4 in drugih ogljikovodikov v vodik H2
Vodik H2 je potreben v industriji predvsem za uporabo v procesu pridobivanja amoniaka NH3 (Haberjev proces, katalitična reakcija vodika in dušika); Amoniak je potreben za proizvodnjo mineralnih gnojil in dušikove kisline. Lahko se proizvaja vodik različne poti, vključno z elektrolizo vode, ki jo ljubijo ekologi - vendar so na žalost v tem času vse metode pridobivanja vodika, razen reformiranja ogljikovodikov, popolnoma ekonomsko neupravičene v obsegu velike proizvodnje - razen če obstaja presežek " brezplačne” električne energije na mestu proizvodnje. Zato je glavni način pridobivanja vodika, pri katerem se sprošča tudi ogljikov dioksid, parni reforming metana: pri temperaturi približno 700...1100 °C in tlaku 3...25 barov, v prisotnosti katalizator, vodna para H2O reagira z metanom CH4 s sproščanjem sinteznega plina (proces je endotermičen, to je, da se pojavi z absorpcijo toplote):
CH4 + H2O (+ toplota) → CO + 3H2
Propan lahko reformiramo s paro na podoben način:
С3H8 + 3H2O (+ toplota) → 2CO + 7H2
In tudi etanol (etilni alkohol):
C2H5OH + H2O (+ toplota) → 2CO + 4H2
Tudi bencin je mogoče pretvoriti s paro. Bencin vsebuje več kot 100 različnih kemične spojine, so reakcije parnega reforminga izooktana in toluena prikazane spodaj:
C8H18 + 8H2O (+ toplota) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ toplota) → 7CO + 11H2
Torej, v procesu parnega reforminga enega ali drugega ogljikovodikovega goriva vodik in ogljikov monoksid CO ( ogljikov monoksid). V naslednjem koraku procesa proizvodnje vodika je ogljikov monoksid v prisotnosti katalizatorja podvržen reakciji premika kisikovega atoma O iz vode v plin = CO se oksidira v CO2 in vodik H2 se sprosti v prosti obliki. Reakcija je eksotermna, pri čemer se sprosti približno 40,4 kJ/mol toplote:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ toplota)
V industrijskih okoljih je mogoče ogljikov dioksid CO2, ki se sprosti med parnim reformiranjem ogljikovodikov, enostavno izolirati in zbrati. Vendar pa je CO2 v tem primeru nezaželen stranski produkt, ki ga preprosto sproščajo v ozračje, čeprav je zdaj prevladujoči način znebitve CO2 nezaželen z okoljskega vidika, nekatera podjetja pa uporabljajo bolj "napredne" metode , kot je na primer črpanje CO2 v propadajoča naftna polja ali vbrizgavanje v ocean.
Proizvodnja CO2 iz popolnega zgorevanja ogljikovodikovih goriv
Pri zgorevanju, torej oksidaciji z zadostno količino kisika, nastajajo ogljikovodiki, kot so metan, propan, bencin, kerozin, dizelsko gorivo itd., ogljikov dioksid in običajno voda. Na primer, reakcija zgorevanja metana CH4 izgleda takole:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
CO2 kot stranski produkt proizvodnje H2 z delno oksidacijo goriva
Približno 95 % industrijsko proizvedenega vodika na svetu se proizvede z zgoraj opisano metodo parnega reforminga ogljikovodikovih goriv, predvsem metana CH4, ki ga vsebuje zemeljski plin. Poleg parnega reformiranja je mogoče iz ogljikovodikovega goriva z dokaj visoko učinkovitostjo proizvesti vodik z metodo delne oksidacije, ko metan in drugi ogljikovodiki reagirajo s količino kisika, ki ni dovolj za popolno zgorevanje goriva (ne pozabite, da v procesu popolnega zgorevanja goriva zgorevanje goriva, na kratko opisano zgoraj, dobimo ogljikov dioksid, plin CO2 in vodo H20). Ko je dovedena manjša količina kisika od stehiometrične, sta produkta reakcije pretežno vodik H2 in ogljikov monoksid, znan tudi kot ogljikov monoksid CO; ogljikov dioksid CO2 in nekatere druge snovi nastajajo v majhnih količinah. Ker običajno v praksi ta proces ne poteka s prečiščenim kisikom, ampak z zrakom, je tako na vhodu kot na izhodu procesa dušik, ki ne sodeluje pri reakciji.
Delna oksidacija je eksotermni proces, kar pomeni, da reakcija proizvaja toploto. Delna oksidacija običajno poteka veliko hitreje kot parni reforming in zahteva manjši volumen reaktorja. Kot je razvidno iz spodnjih reakcij, delna oksidacija na začetku proizvede manj vodika na enoto goriva, kot ga proizvede proces parnega reformiranja.
Reakcija delne oksidacije metana CH4:
CH 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ toplota)
Propan C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ toplota)
Etilni alkohol C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ toplota)
Delna oksidacija bencina na primeru izooktana in toluena iz več kot sto kemičnih spojin, prisotnih v bencinu:
C 8 H 18 + 4O 2 → 8CO + 9H 2 (+ toplota)
C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ toplota)
Za pretvorbo CO v ogljikov dioksid in proizvodnjo dodatnega vodika se uporablja reakcija premika kisika voda→plin, ki je že omenjena v opisu procesa parnega reformiranja:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ majhna količina toplote)
CO2 iz fermentacije sladkorja
Pri proizvodnji alkoholnih pijač in pekovski izdelki od kvašeno testo, uporablja se postopek fermentacije sladkorjev - glukoze, fruktoze, saharoze itd., pri čemer nastaneta etil alkohol C2H5OH in ogljikov dioksid CO2. Na primer, reakcija fermentacije glukoze C6H12O6 je:
C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2
In fermentacija fruktoze C12H22O11 izgleda takole:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O → 4C 2 H 5 OH + 4CO 2
Oprema za proizvodnjo CO2 proizvajalca Wittemann
Pri proizvodnji alkoholnih pijač je nastali alkohol zaželen in celo, lahko bi rekli, nujen produkt fermentacijske reakcije. Ogljikov dioksid se včasih sprosti v ozračje, včasih pa ostane v pijači, da jo karbonizira. Pri peki kruha se zgodi ravno nasprotno: CO2 je potreben za nastajanje mehurčkov, ki povzročijo vzhajanje testa, etilni alkohol pa med peko skoraj popolnoma izhlapi.
Mnoga podjetja, predvsem destilarne, za katere je CO 2 popolnoma nepotreben stranski proizvod, so vzpostavila njegovo zbiranje in prodajo. Plin iz fermentacijskih rezervoarjev se preko alkoholnih lovilcev dovaja v trgovino z ogljikovim dioksidom, kjer se CO2 prečisti, utekočini in ustekleniči. Pravzaprav so destilarne glavni dobavitelji ogljikovega dioksida v mnogih regijah - in za mnoge med njimi prodaja ogljikovega dioksida nikakor ni zadnji vir dohodka.
V proizvodnji opreme za ločevanje čistega ogljikovega dioksida v pivovarnah in tovarnah alkohola (Huppmann/GEA Brewery, Wittemann itd.) obstaja cela industrija, pa tudi njegova neposredna proizvodnja iz ogljikovodikovih goriv. Dobavitelji plina, kot sta Air Products in Air Liquide, prav tako nameščajo postaje za ločevanje CO2 ter ga nato prečistijo in utekočinijo, preden ga napolnijo v jeklenke.
CO2 pri proizvodnji živega apna CaO iz CaCO3
Postopek za proizvodnjo pogosto uporabljenega živega apna, CaO, vsebuje tudi ogljikov dioksid kot stranski produkt reakcije. Reakcija razgradnje apnenca CaCO3 je endotermna, zahteva temperaturo okoli +850°C in izgleda takole:
CaCO3 → CaO + CO2
Če apnenec (ali drug kovinski karbonat) reagira s kislino, se kot eden od produktov reakcije sprosti ogljikov dioksid H2CO3. na primer klorovodikova kislina HCl reagira z apnencem (kalcijev karbonat) CaCO3 na naslednji način:
2HCl + CaCO 3 → CaCl 2 + H 2 CO 3
Ogljikova kislina je zelo nestabilna in v atmosferskih razmerah hitro razpade na CO2 in vodo H2O.
(IV), ogljikov dioksid ali ogljikov dioksid. Imenuje se tudi karbonski anhidrid. Je popolnoma brezbarven plin brez vonja in kislega okusa. Ogljikov dioksid je težji od zraka in je slabo topen v vodi. Pri temperaturah pod – 78 stopinj Celzija kristalizira in postane kot sneg.
Ta snov prehaja iz plinastega stanja v trdno, saj v tekočem stanju pod atmosferskim tlakom ne more obstajati. Gostota ogljikovega dioksida v normalne razmere je 1,97 kg/m3 - 1,5-krat večja Ogljikov dioksid v trdni obliki se imenuje "suh led". V tekoče stanje, v katerem se lahko skladišči dolgo časa, se preklopi, ko se tlak poveča. Oglejmo si podrobneje to snov in njeno kemično strukturo.
Ogljikov dioksid, katerega formula je CO2, je sestavljen iz ogljika in kisika, nastaja pa kot posledica zgorevanja ali razpada organska snov. Ogljikov monoksid se nahaja v zraku in pod zemljo mineralni vrelci. Tudi ljudje in živali ob izdihu oddajajo ogljikov dioksid. Rastline brez svetlobe ga sproščajo in intenzivno absorbirajo med fotosintezo. Zahvaljujoč presnovnemu procesu celic vseh živih bitij je ogljikov monoksid ena glavnih sestavin okoliške narave.
Ta plin ni strupen, vendar če se kopiči v visokih koncentracijah, se lahko začne zadušitev (hiperkapnija), z njegovim pomanjkanjem pa se razvije nasprotno stanje - hipokapnija. Ogljikov dioksid prepušča in odbija infrardeče. To je tisto, kar neposredno vpliva na globalno segrevanje. To je posledica dejstva, da se raven njegove vsebnosti v ozračju nenehno povečuje, kar vodi do učinka tople grede.
Ogljikov dioksid se proizvaja industrijsko iz dimnih ali kurilnih plinov ali z razgradnjo karbonatov dolomita in apnenca. Mešanico teh plinov temeljito speremo s posebno raztopino kalijevega karbonata. Nato se spremeni v bikarbonat in pri segrevanju razpade, pri čemer se sprosti ogljikov dioksid. Ogljikov dioksid (H2CO3) nastane iz ogljikovega dioksida, raztopljenega v vodi, vendar v sodobne razmere drugi ga prejmejo, več progresivne metode. Po čiščenju ogljikovega dioksida se stisne, ohladi in prečrpa v jeklenke.
V industriji se ta snov široko in univerzalno uporablja. Proizvajalci živil ga uporabljajo kot vzhajalno sredstvo (na primer za pripravo testa) ali kot konzervans (E290). S pomočjo ogljikovega dioksida se proizvajajo različne tonične pijače in gazirane pijače, ki jih tako ljubijo ne le otroci, ampak tudi odrasli. Pri izdelavi se uporablja ogljikov dioksid Soda bikarbona, pivo, sladkor, peneča vina.
Ogljikov dioksid se uporablja tudi pri proizvodnji učinkovitih gasilnih aparatov. S pomočjo ogljikovega dioksida nastane aktivni medij, ki je potreben za visoka temperatura V varilnem obloku se ogljikov dioksid razgradi na kisik in ogljikov monoksid. Kisik medsebojno deluje s tekočo kovino in jo oksidira. Ogljikov dioksid v pločevinkah se uporablja v zračnem orožju in pištolah.
Letalski modelarji to snov uporabljajo kot gorivo za svoje modele. S pomočjo ogljikovega dioksida lahko znatno povečate donos pridelkov, pridelanih v rastlinjaku. Veliko se uporablja tudi v industriji, kjer se živila veliko bolje ohranijo. Uporablja se kot hladilno sredstvo v hladilnikih, zamrzovalniki, električni generatorji in druge termoelektrarne.
V industrijskem obsegu lahko ogljikov dioksid pridobimo na naslednje načine:
- iz apnenca, ki vsebuje do 40 % CO 2, koksa ali antracita do 18 % CO 2 z žganjem v posebnih pečeh;
- v napravah, ki delujejo z metodo žveplove kisline zaradi reakcij interakcije žveplove kisline z emulzijo krede;
- iz plinov, ki nastanejo pri fermentaciji alkohola, piva in razgradnji maščob;
- iz dimnih plinov industrijskih kotlov na premog, zemeljski plin in druga goriva. Dimni plin vsebuje 12-20 % CO 2;
- iz odpadnih plinov kemične proizvodnje, predvsem sintetičnega amoniaka in metanola. Izpušni plini vsebujejo približno 90 % CO 2 .
Vklopljeno ta trenutek Najpogostejši način pridobivanja ogljikovega dioksida je iz plinov med fermentacijo. Odpadni plin je v teh primerih skoraj čisti ogljikov dioksid in je poceni stranski produkt proizvodnje.
V obratih za hidrolizo se pri fermentaciji kvasa z žagovino sproščajo plini, ki vsebujejo 99 % CO 2 .
1 - rezervoar za fermentacijo; 2 - rezervoar za plin; 3 - pralni stolp; 4 - predkompresor; 5 - cevni hladilnik; 6 - separator olja; 7 - stolp; 8 - stolp; 9 - dvostopenjski kompresor; 10 - hladilnik; 11 - separator olja; 12 - rezervoar.
Shema za proizvodnjo ogljikovega dioksida v obratih za hidrolizo
Plin iz fermentacijske posode 1 dovajajo črpalke in ob zadostnem tlaku sam vstopi v plinsko posodo 2, kjer se od njega ločijo trdi delci. Nato plin vstopi v pralni stolp 3, napolnjen s koksom ali keramičnimi obroči, kjer se opere z nasprotnim tokom vode in se končno osvobodi trdnih delcev in vodotopnih nečistoč. Po pranju vstopi plin v predkompresor 4, kjer se stisne na tlak 400-550 kPa.
Ker med stiskanjem temperatura ogljikovega dioksida naraste na 90-100°C, po kompresorju plin vstopi v cevni hladilnik 5, kjer se ohladi na 15°C. Nato se ogljikov dioksid pošlje v separator olja 6, kjer se izloči olje, ki je prišlo v plin med stiskanjem. Po tem se ogljikov dioksid očisti vodne raztopine oksidanti (KMnO 4, K 2 Cr 2 P 7, hipokromit) v stolpu 7 in nato sušenje aktivno oglje ali silikagel v stolpu 8.
Po čiščenju in sušenju ogljikov dioksid vstopi v dvostopenjski kompresor 9. Na stopnji I se stisne na 1-1,2 MPa. Nato ogljikov dioksid vstopi v hladilnik 10, kjer se ohladi s 100 na 15 °C, gre skozi separator olja 11 in vstopi v drugo stopnjo kompresorja, kjer se stisne na 6-7 MPa, pretvori v tekoči ogljikov dioksid in zbere v rezervoar 12, iz katerega se izvaja polnjenje standardnih jeklenk ali drugih posod (rezervoarjev).
OPREDELITEV
Ogljikov dioksid(ogljikov dioksid, ogljikov anhidrid, ogljikov dioksid) – ogljikov monoksid (IV).
Formula – CO 2. Molska masa – 44 g/mol.
Kemijske lastnosti ogljikovega dioksida
Ogljikov dioksid spada v razred kislih oksidov, tj. Pri interakciji z vodo tvori kislino, imenovano ogljikova kislina. Ogljikova kislina je kemično nestabilna in v trenutku nastanka takoj razpade na svoje sestavine, tj. Reakcija med ogljikovim dioksidom in vodo je reverzibilna:
CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O (raztopina) ↔ H 2 CO 3 .
Pri segrevanju ogljikov dioksid razpade na ogljikov monoksid in kisik:
2CO 2 = 2CO + O 2.
Kot za vse kisle okside so za ogljikov dioksid značilne reakcije medsebojnega delovanja z bazičnimi oksidi (ki jih tvorijo samo aktivne kovine) in bazami:
CaO + CO 2 = CaCO 3;
Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3;
CO 2 + NaOH (razredčen) = NaHCO 3;
CO 2 + 2NaOH (konc.) = Na 2 CO 3 + H 2 O.
Ogljikov dioksid ne podpira gorenja, v njem gorijo le aktivne kovine:
CO 2 + 2Mg = C + 2MgO (t);
CO 2 + 2Ca = C + 2CaO (t).
Ogljikov dioksid reagira s preprostimi snovmi, kot sta vodik in ogljik:
CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t, kat = Cu 2 O);
CO 2 + C = 2CO (t).
Ko ogljikov dioksid reagira s peroksidi aktivnih kovin, nastanejo karbonati in sprosti kisik:
2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2.
Kvalitativna reakcija na ogljikov dioksid je reakcija njegove interakcije z apneno vodo (mleko), tj. s kalcijevim hidroksidom, pri čemer nastane oborina bela- kalcijev karbonat:
CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Fizikalne lastnosti ogljikovega dioksida
Ogljikov dioksid je plinasta snov brez barve in vonja. Težji od zraka. Termično stabilen. Ko se stisne in ohladi, se zlahka spremeni v tekočino in trdno stanje. Ogljikov dioksid v trdnem agregatnem stanju se imenuje "suhi led" in zlahka sublimira pri sobni temperaturi. Ogljikov dioksid je v vodi slabo topen in z njo delno reagira. Gostota – 1,977 g/l.
Proizvodnja in uporaba ogljikovega dioksida
Obstajajo industrijske in laboratorijske metode za pridobivanje ogljikovega dioksida. Tako ga v industriji pridobivajo z žganjem apnenca (1), v laboratoriju pa z delovanjem močnih kislin na soli ogljikove kisline (2):
CaCO 3 = CaO + CO 2 (t) (1);
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2).
Ogljikov dioksid se uporablja v prehrani (karbonizacija limonade), kemiji (regulacija temperature pri proizvodnji sintetičnih vlaken), metalurgiji (zaščita). okolju, na primer obarjanje rjavega plina) in druge industrije.
Primeri reševanja problemov
PRIMER 1
| telovadba | Kolikšna količina ogljikovega dioksida se bo sprostila z delovanjem 200 g 10% raztopine dušikove kisline na 90 g kalcijevega karbonata, ki vsebuje 8% nečistoč, netopnih v kislini? |
| rešitev | Molske mase dušikove kisline in kalcijevega karbonata, izračunane s pomočjo tabele kemični elementi DI. Mendelejev - 63 oziroma 100 g/mol. Zapišimo enačbo za raztapljanje apnenca v dušikovi kislini: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100 % - ω primesi = 100 % - 8 % = 92 % = 0,92. Potem je masa čistega kalcijevega karbonata: m(CaCO 3) cl = m apnenec × ω(CaCO 3) cl / 100 %; m(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100 % = 82,8 g. Količina snovi kalcijevega karbonata je enaka: n(CaCO 3) = m(CaCO 3) cl / M(CaCO 3); n(CaCO 3) = 82,8 / 100 = 0,83 mol. Masa dušikove kisline v raztopini bo enaka: m(HNO 3) = m(HNO 3) raztopina × ω(HNO 3) / 100 %; m(HNO 3) = 200 × 10 / 100 % = 20 g. Količina kalcijeve dušikove kisline je enaka: n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3); n(HNO3) = 20 / 63 = 0,32 mol. S primerjavo količin reagiralih snovi ugotovimo, da dušikove kisline primanjkuje, zato nadaljnje izračune izvajamo z dušikovo kislino. Po reakcijski enačbi n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1, torej n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0,16 mol. Nato bo prostornina ogljikovega dioksida enaka: V(CO 2) = n(CO 2) × V m; V(CO 2 ) = 0,16 × 22,4 = 3,58 g. |
| Odgovori | Prostornina ogljikovega dioksida je 3,58 g. |
