Углекислый газ растворяется в воде

Углекислый газ растворяется в воде

Углекислый газ поступает в атмосферу (наземную и подземную) преимущественно за счет окисления, брожения и гниения органических остатков и дыхания водных организмов. В атмосфере его содержание при парциальном давлении 0,0003 атм невелико — около 0,03%.

В 1 л чистой воды при таком давлении и температуре 15°С может раствориться всего лишь 0,59 мг углекислого газа. В земных недрах на значительных глубинах его содержание может достигать очень больших значений, и источником этого газа чаще служат глубинные процессы выделения его из вещества мантии и нижней литосферы. Источником углекислого газа могут быть природные минералы — карбонаты. Растворимость углекислого газа в воде повышается с уменьшением температуры (рис. 1.5), поэтому процессы углекислотной коррозии бетона в холодное время года идут интенсивнее.

Рис. 1.5. Растворимость углекислого газа в воде при различной температуре

Химический состав природных вод весьма разнообразен. Существует множество классификаций их, построенных по разным принципам. В настоящее время все природные воды по преобладающему аниону делят на три класса:

  • 1) хлоридные;
  • 2) сульфатные;
  • 3) гидрокарбонатные.

По содержанию катионов каждый класс подразделяется в свою очередь на три группы:

По преобладающему растворенному газу воды могут быть подразделены на азотные, сероводородные, углекислые и т.д. Самыми главными и наиболее распространенными компонентами в природных растворах являются хлор, а затем натрий, далее следуют анионы: сульфат SO| _ , гидрокарбонат НСО§ и карбонатной СО§

; катионы: кальция Са 2+ , магния Mg 2+ и др (табл. 1.1).

Основные компоненты, растворенные в воде мирового океана

Углекислый газ (двуокись углерода), называемый также углекислотой, — важнейший компонент в составе газированных напитков. Он обусловливает вкус и биологическую стойкость напитков, сообщает им игристость и освежающие свойства.

Химические свойства. В химическом отношении углекислый газ инертен. Образовавшись с выделением большого количества тепла, он, как продукт полного окисления углерода, весьма стоек. Реакции восстановления двуокиси углерода протекают только при высоких температурах. Так, например, взаимодействуя с калием при 230° С, углекислый газ восстанавливается до щавелевой кислоты:

Вода имеет углы сгибания около 104 градусов. Молекула представляет собой полярную молекулу с дипольным моментом. Атом кислорода частично отрицательно заряжен, а атомы водорода частично заряжены положительно. Углеродные углы и частичные заряды молекул воды дают воде его физические свойства. При температуре окружающей среды частичные положительные и отрицательные заряды на молекулах воды привлекают другие молекулы воды, а вода — жидкость.

Молекула не обладает дипольным моментом, но обладает поляризуемостью. Двуокись углерода может быть описана как гибрид линейного резонанса, где атомы кислорода могут быть частично отрицательно заряжены, а атом углерода может быть частично положительно заряжен. При температуре окружающей среды углекислый газ является газом.

Вступая в химическое взаимодействие с водой, газ, в количестве не более 1% от содержания его в растворе, образует угольную кислоту, диссоциирующую на ионы Н + , НСО 3 — , СО 2 3- . В водном растворе углекислый газ легко вступает в химические реакции, образуя различные углекислые соли. Поэтому водный раствор углекислого газа обладает большой агрессивностью по отношению к металлам, а также разрушающе действует на бетон.

Продукты этого взаимодействия могут быть протоном и бикарбонатным ионом. Получение протонов и бикарбонатных ионов реакцией воды и двуокиси углерода можно схематически представить следующим химическим уравнением. Растворимость углекислого газа в воде возрастает по мере снижения температуры воды. То есть двуокись углерода более растворима в холодной воде, чем в теплой воде. Например, растворимость диоксида углерода при различных температурах.

Кроме того, растворимость углекислого газа в воде возрастает по мере увеличения давления газа двуокиси углерода. То есть диоксид углерода более растворим в воде при более высоких давлениях. Двуокись углерода в холодной воде под давлением — это метод, используемый для производства обычных содовых напитков. Содовые напитки часто могут иметь кислотное значение рН около рН =.

Физические свойства. Для сатурации напитков используется углекислый газ, приведенный в жидкое состояние сжатием до высокого давления. В зависимости от температуры и давления углекислый газ может находиться также в газообразном и твердом состоянии. Температура и давление, соответствующие данному агрегатному состоянию, приведены на диаграмме фазового равновесия (рис. 13).

Можно достичь концентрации ионов протонов и бикарбонатов более 10

1 молей на литр. Двуокись углерода является одним из важнейших оксидов неметалла. Другое название — двуокись углерода. Координация: молекула двуокиси углерода очень проста. 3 атома расположены линейно. Атом углерода находится в середине молекулы.

Совокупные состояния: в то время как молекулы перемещаются в газообразном состоянии случайно в пространстве, они накапливаются в твердом состоянии в кристалл. Углекислый газ составляет около 0, 03% в воздухе, а также во многих минеральных водах. Углекислый газ также производится во время приготовления пищи. Если он собирается в глубоких местах, Например, в винном погребе существует опасность удушения.

При температуре минус 56,6° С и давлении 0,52 Мн/м 2 (5,28 кГ/см 2), соответствующих тройной точке, углекислый газ может одновременно находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. При более высоких температуре и давлении углекислый газ находится в жидком и газообразном состоянии; при температуре и давлении, которые ниже этих показателей, газ, непосредственно минуя жидкую фазу, переходит в газообразное состояние (сублимирует). При температуре, превышающей критическую температуру 31,5° С, никакое давление не может удержать углекислый газ в виде жидкости.

Читайте также:  Почему собаки боятся пылесоса

Двуокись углерода может быть произведена промышленно путем сжигания угля. Образуется смесь двуокиси углерода и окиси углерода, которая еще нуждается в очистке. Большее значение имеет производство из так называемого водного газа, смеси монооксида углерода и водорода. Он подвергается взаимодействию с горячим паром до углекислого газа и другого водорода. Его можно легко отделить от этого продукта реакции.

Ценное игристое вино потеряно. Игристое вино содержит много углекислого газа. По всему миру ежегодно производится несколько миллионов тонн. Он используется, например. Есть резины с диоксидом углерода, которые содержат только углекислый газ, и есть порошки? и пеногасящие огнетушители, в которых диоксид углерода действует как пропеллент. в качестве газа-вытеснителя в аэрозольных баллонах. как добавка к минеральной воде, лимонаду и пиву. Приблизительно 0, 2% диоксида углерода реагирует с образованием угольной кислоты, что приводит к слегка кислой вкус. К этому добавляется эффект колющего движения на языке из-за пузырьков пузырькового газа, которые являются результатом сброса давления после открытия бутылки. для извлечения натуральных продуктов. Суперкритический диоксид углерода используется для извлечения кофеина из кофейных зерен и для извлечения хмелевых ароматов для пивоварения пива. Углекислый газ, который происходит естественным образом в атмосфере, вызывает парниковый эффект.

В газообразном состоянии углекислый газ бесцветен, не имеет запаха и обладает слабовыраженным кислым вкусом. При температуре 0° С и атмосферном давлении плотность углекислого газа составляет 1,9769 кг/ж 3 ; он в 1,529 раз тяжелее воздуха. При 0°С и атмосферном давлении 1 кг газа занимает объем 506 л. Связь между объемом, температурой и давлением углекислого газа выражается уравнением:

Двуокись углерода и углекислота

При нормальном давлении твердая двуокись углерода сублимируется, т.е. переходит из твердого состояния не в жидкое состояние, а непосредственно в газообразное состояние. Молекула углекислого газа является линейной. Важнейшей пограничной структурой является.

Рассматривая кристаллическую структуру двуокиси углерода, обнаруживается, что в молекулах преобладают сильные атомные связи, но между молекулами существуют только слабые притягивающие силы. Рисунок 1: Кристаллическая решетка двуокиси углерода. Углекислый газ представляет собой бесцветный и без запаха газ. Он не горит и не сгорает. Кроме того, двуокись углерода растворяется в воде. При 25 ° С и нормальном давлении растворяется 1, 5 г на литр воды, температура снижается до 0 ° С и поддерживается давление и даже 3, 4 г на литр воды.

где V — объем 1 кг газа в м 3 /кг; Т — температура газа в ° К; Р — давление газа в н/м 2 ; R — газовая постоянная; А — дополнительная величина, учитывающая отклонение от уравнения состояния идеального газа;

Ожиженный углекислый газ — бесцветная, прозрачная, легкоподвижная жидкость, напоминающая по внешнему виду спирт или эфир. Плотность жидкости при 0° С равна 0,947. При температуре 20°С ожиженный газ сохраняется под давлением 6,37 Мн/м 2 (65 кГ/см 2) в стальных баллонах. При свободном истечении из баллона жидкость испаряется с поглощением большого количества тепла. При снижении температуры до минус 78,5° С часть жидкости замерзает, превращаясь в так называемый сухой лед. По твердости сухой лед близок к мелу и имеет матово-белый цвет. Сухой лед испаряется медленнее жидкости, при этом он непосредственно переходит в газообразное состояние.

Рисунок 2: Фазовая диаграмма углекислого газа. При нормальном давлении жидкая фаза отсутствует. Тот факт, что двуокись углерода возгоняется при -78 ° С, т.е. из твердого вещества непосредственно в газовую фазу, может быть объяснена молекулярной решеткой.

В этом горении много энергии высвобождается, что благо человечества. Рисунок 3: Энергетическая диаграмма сжигания углерода. Кроме того, углекислый газ производится в промышленности в качестве побочного продукта при прокаливании. Двуокись углерода также образуется при алкогольной ферментации, в случае технологических процессов и в производстве аммиака.

При температуре минус 78,9° С и давлении 1 кГ/см 2 (9,8 Мн/м 2) теплота сублимации сухого льда составляет 136,89 ккал/кг (573,57 кдж/кг).

Лесной кот (от лат. Felis silvestris) обитает в Западной Европе и Малой Азии. Похож на серую европейскую короткошерстную кошку, но несколько крупнее, а хвост короче, Весит до 7 кг, длина тела до 90 см. Домашнюю кошку относят к разновидностям лесного кота. Окрас у него серый с черными полосами и пятнами. Живет в лесу возле водоемов, [. ]

Гидроксид кальция присутствовал в реакции с диоксидом углерода с образованием карбоната кальция, который осаждался и вызывал мутность. Двуокись углерода может использоваться совершенно по-разному. С одной стороны, он используется в качестве хладагента в качестве сжатого газа для выдувания аварийных вспышек или жилетов в качестве огнетушащего вещества для операций в качестве тумана для туманных машин для добавления напитков с «угольной кислотой» или в твердой и компактной форме в виде сухого льда.

Присутствуют следующие равновесия. Карбонат бикарбоната. Это закрыто для человечества важно, потому что в крови, карбонат включен. Этот буфер состоит из смеси углекислоты и бикарбоната и поддерживает рН крови приблизительно постоянным между рН = 7, 35 и рН = 7. Колебания, вызванные метаболическими изменениями, компенсируются бикарбонатом, поглощающим протон, когда кровь слишком кислая, и углекислота выделяет протон, когда кровь слишком щелочная.

Читайте также:  Я ем грунт картинки

Барханная (от лат. Felis margarita), или песчаная, кошка, иногда ее также называют пустынной, из-за чего путают с китайской, хотя внешне они совсем не похожи. Обитает на Аравийском полуострове, в Марокко, Казахстане, Узбекистане и Туркмении. Это небольшая кошка, максимальный вес взрослого самца — 3,5 кг. Общая длина может доходить до 90 см, причем хвост составляет 30-35 [. ]

Цикл углерода в океане

Реферат: молекула двуокиси углерода является линейной. Это образует две серии солей. Есть районы с теплой или восходящей водой, в которой источником природы является природный источник океана, а другие похожи на океаны в более высоких широтах, где холодная и соленая вода опускается, а океан — раковина. Существенными свойствами углекислого газа для обмена между атмосферой и океаном являются его легкая растворимость и химическая реакционная способность в воде. Растворимость определяется температурой, солесодержанием, давлением воздуха, зависящим от ветра перемешиванием и т.п.

Шартрез — кошка голубого окраса с французскими корнями. Происхождение: Франция. Путь возникновения: аборигенный. Шерстный покров: короткошерстный. Шартрез (Chartreux) — так называли монахи Картезианского ордена и любимых кошек, и ликер собственного производства. Это крепкое мощное животное, небольшое, но тяжелое, с плотной густой короткой шерстью, окрашенной в разнообразные оттенки серого. ИСТОРИЯ ПОРОДЫ Кошки породы [. ]

Факторы, имеющие наибольшее влияние на температуру. Более высокая температура воды может поглощать меньше углерода, чем вода с более низкой температурой. В океане есть три типа углерода. Растворенный неорганический углерод, растворенный органический углерод и особенно органический углерод. Подавляющее большинство растворяется неорганическим, а затем растворенным органическим углеродом. Углекислый газ в океане принципиально отличается от диоксида углерода в атмосфере, где он не подвергается никаким химическим реакциям.

По этой реакции с двуокисью углерода концентрация карбоната снижается в море, а гидрокарбонат увеличивается. С начала индустриализации концентрация карбонатов уже снизилась на 10% в результате поглощения антропогенного диоксида углерода. В результате возрастающая доля углекислого газа, поглощенного в его первоначальной форме, остается в воде, и возможность поверхностной воды поглощать дополнительный углекислый газ из атмосферы уменьшается. Другим важным аспектом карбоната является то, что он используется несколькими морскими организмами, образующими известь для их оболочек или скелетных структур.

Что такое диоксид углерода

Диоксид углерода известен в основном в своем газообразном состоянии, т.е. в качестве углекислого газа с простой химической формулой CO2. В таком виде он существует в нормальных условиях – при атмосферном давлении и «обычных» температурах. Но при повышенном давлении, свыше 5 850 кПа (таково, например, давление на морской глубине около 600 м), этот газ превращается в жидкость. А при сильном охлаждении (минус 78,5°С) он кристаллизуется и становится так называемым сухим льдом, который широко используется в торговле для хранения замороженных продуктов в рефрижераторах.

Жидкая углекислота и сухой лед получаются и применяются в человеческой деятельности, но эти формы неустойчивы и легко распадаются.

А вот газообразный диоксид углерода распространен повсюду: он выделяется в процессе дыхания животных и растений и является важной составляющей частью химического состава атмосферы и океана.

Свойства углекислого газа

Углекислый газ CO2 не имеет цвета и запаха. В обычных условиях он не имеет и вкуса. Однако при вдыхании высоких концентраций диоксида углерода можно почувствовать во рту кисловатый привкус, вызванный тем, что углекислый газ растворяется на слизистых и в слюне, образуя слабый раствор угольной кислоты.

Кстати, именно способность диоксида углерода растворяться в воде используется для изготовления газированных вод. Пузырьки лимонада – тот самый углекислый газ. Первый аппарат для насыщения воды CO2 был изобретен еще в 1770 г., а уже в 1783 г. предприимчивый швейцарец Якоб Швепп начал промышленное производство газировки (торговая марка Schweppes существует до сих пор).

Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,5 раза, поэтому имеет тенденцию «оседать» в его нижних слоях, если помещение плохо вентилируется. Известен эффект «собачьей пещеры», где CO2 выделяется прямо из земли и накапливается на высоте около полуметра. Взрослый человек, попадая в такую пещеру, на высоте своего роста не ощущает избытка углекислого газа, а вот собаки оказываются прямо в густом слое диоксида углерода и подвергаются отравлению.

CO2 не поддерживает горение, поэтому его используют в огнетушителях и системах пожаротушения. Фокус с тушением горящей свечки содержимым якобы пустого стакана (а на самом деле — углекислым газом) основан именно на этом свойстве диоксида углерода.

Углекислый газ в природе: естественные источники

Углекислый газ в природе образуется из различных источников:

  • Дыхание животных и растений.
    Каждому школьнику известно, что растения поглощают углекислый газ CO2 из воздуха и используют его в процессах фотосинтеза. Некоторые хозяйки пытаются обилием комнатных растений искупить недостатки приточной вентиляции. Однако растения не только поглощают, но и выделяют углекислый газ в отсутствие света – это часть процесса дыхания. Поэтому джунгли в плохо проветриваемой спальне – не очень хорошая идея: ночью уровень CO2 будет расти еще больше.
  • Вулканическая деятельность.
    Диоксид углерода входит в состав вулканических газов. В местностях с высокой вулканической активностью CO2 может выделяться прямо из земли – из трещин и разломов, называемых мофетами. Концентрация углекислого газа в долинах с мофетами столь высока, что многие мелкие животные, попав туда, умирают.
  • Разложение органических веществ.
    Углекислый газ образуется при горении и гниении органики. Объемные природные выбросы диоксида углерода сопутствуют лесным пожарам.
Читайте также:  Сравнение гадюки и ужа

Углекислый газ «хранится» в природе в виде углеродных соединений в полезных ископаемых: угле, нефти, торфе, известняке. Гигантские запасы CO2 содержатся в растворенном виде в мировом океане.

Выброс углекислого газа из открытого водоема может привести к лимнологической катастрофе, как это случалось, например, в 1984 и 1986 гг. в озерах Манун и Ньос в Камеруне. Оба озера образовались на месте вулканических кратеров – ныне они потухли, однако в глубине вулканическая магма все еще выделяет углекислый газ, который поднимается к водам озер и растворяется в них. В результате ряда климатических и геологических процессов концентрация углекислоты в водах превысила критическое значение. В атмосферу было выброшено огромное количество углекислого газа, который наподобие лавины спустился по горным склонам. Жертвами лимнологических катастроф на камерунских озерах стали около 1 800 человек.

Искусственные источники углекислого газа

Основными антропогенными источниками диоксида углерода являются:

  • промышленные выбросы, связанные с процессами сгорания;
  • автомобильный транспорт.

Несмотря на то, что доля экологичного транспорта в мире растет, подавляющая часть населения планеты еще не скоро будет иметь возможность (или желание) перейти на новые автомобили.

Активное сведение лесов в промышленных целях также ведет к повышению концентрации углекислого газа СО2 в воздухе.

Углекислый газ в организме человека

CO2 – один из конечных продуктов метаболизма (расщепления глюкозы и жиров). Он выделяется в тканях и переносится при помощи гемоглобина к легким, через которые выдыхается. В выдыхаемом человеком воздухе около 4,5% диоксида углерода (45 000 ppm) – в 60-110 раз больше, чем во вдыхаемом.

Углекислый газ играет большую роль в регуляции кровоснабжения и дыхания. Повышение уровня CO2 в крови приводит к тому, что капилляры расширяются, пропуская большее количество крови, которое доставляет к тканям кислород и выводит углекислоту.

Дыхательная система тоже стимулируется повышением содержания углекислого газа, а не нехваткой кислорода, как может показаться. В действительности нехватка кислорода долго не ощущается организмом и вполне возможна ситуация, когда в разреженном воздухе человек потеряет сознание раньше, чем почувствует нехватку воздуха. Стимулирующее свойство CO2 используется в аппаратах искусственного дыхания: там углекислый газ подмешивается к кислороду, чтобы «запустить» дыхательную систему.

Углекислый газ и мы: чем опасен СO2

Углекислый газ необходим человеческому организму так же, как кислород. Но так же, как с кислородом, переизбыток углекислого газа вредит нашему самочувствию.

Большая концентрация CO2 в воздухе приводит к интоксикации организма и вызывает состояние гиперкапнии. При гиперкапнии человек испытывает трудности с дыханием, тошноту, головную боль и может даже потерять сознание. Если содержание углекислого газа не снижается, то далее наступает черед гипоксии – кислородного голодания. Дело в том, что и углекислый газ, и кислород перемещаются по организму на одном и том же «транспорте» – гемоглобине. В норме они «путешествуют» вместе, прикрепляясь к разным местам молекулы гемоглобина. Однако повышенная концентрация углекислого газа в крови понижает способность кислорода связываться с гемоглобином. Количество кислорода в крови уменьшается и наступает гипоксия.

Такие нездоровые для организма последствия наступают при вдыхании воздуха с содержанием CO2 больше 5 000 ppm (таким может быть воздух в шахтах, например). Справедливости ради, в обычной жизни мы практически не сталкиваемся с таким воздухом. Однако и намного меньшая концентрация диоксида углерода отражается на здоровье не лучшим образом.

Согласно выводам некоторых исследований, уже 1 000 ppm CO2 вызывает у половины испытуемых утомление и головную боль. Духоту и дискомфорт многие люди начинают ощущать еще раньше. При дальнейшем повышении концентрации углекислого газа до 1 500 – 2 500 ppm критически снижается работоспособность, мозг «ленится» проявлять инициативу, обрабатывать информацию и принимать решения.

И если уровень 5 000 ppm почти невозможен в повседневной жизни, то 1 000 и даже 2 500 ppm легко могут быть частью реальности современного человека. Наш эксперимент в школе показал, что в редко проветриваемых школьных классах уровень CO2 значительную часть времени держится на отметке выше 1 500 ppm, а иногда подскакивает выше 2 000 ppm. Есть все основания предполагать, что во многих офисах и даже квартирах ситуация похожая.

Безопасным для самочувствия человека уровнем углекислого газа физиологи считают 800 ppm.

Еще одно исследование обнаружило связь между уровнем CO2 и окислительным стрессом: чем выше уровень диоксида углерода, тем больше мы страдаем от окислительного стресса, который разрушает клетки нашего организма.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector