Za šta se koristi ugljični dioksid? Ugljični dioksid (ugljični dioksid)

Strukturna formula

Istina, empirijska ili gruba formula: CO2

Hemijski sastav ugljičnog dioksida

Molekulska težina: 44.009

Ugljični dioksid (ugljični dioksid, ugljični dioksid, ugljični (IV) oksid, ugljični anhidrid) je bezbojni plin (u normalnim uvjetima), bez mirisa, hemijske formule CO2. Gustina u normalnim uslovima je 1,98 kg/m³ (teže od vazduha). Pri atmosferskom pritisku, ugljični dioksid ne postoji u tekućem stanju, prelazi direktno iz čvrstog u plinovito stanje. Čvrsti ugljični dioksid se naziva suhi led. Pri povišenom pritisku i normalnim temperaturama ugljični dioksid se pretvara u tekućinu koja se koristi za njegovo skladištenje. Koncentracija ugljičnog dioksida u Zemljinoj atmosferi u prosjeku iznosi 0,04%. Ugljični dioksid lako prenosi ultraljubičaste zrake i zrake vidljivog dijela spektra, koji dolaze na Zemlju sa Sunca i zagrijavaju je. Istovremeno, apsorbuje infracrvene zrake koje emituje Zemlja i jedan je od gasova staklene bašte, usled čega učestvuje u procesu globalnog zagrevanja. Konstantno povećanje nivoa ovog gasa u atmosferi primećeno je od početka industrijske ere.

Ugljen monoksid (IV) - ugljen dioksid, gas bez mirisa i boje, teži od vazduha, pri jakom hlađenju kristališe u obliku bele snežne mase - „suhi led“. Pri atmosferskom pritisku se ne topi, već isparava; temperatura sublimacije je -78 °C. Ugljični dioksid nastaje truljenjem i sagorijevanjem organska materija. Sadrži u vazduhu i mineralnim izvorima, oslobađa se tokom disanja životinja i biljaka. Rastvorljivo u vodi (1 zapremina ugljen-dioksida u jednoj zapremini vode na 15°C).

By hemijska svojstva Ugljični dioksid je kiseli oksid. Kada se otopi u vodi, stvara ugljičnu kiselinu. Reaguje sa alkalijama i formira karbonate i bikarbonate. Podvrgava se reakcijama elektrofilne supstitucije (na primjer, s fenolom) i nukleofilnom adicijom (na primjer, s organomagnezijum jedinjenjima). Ugljen monoksid (IV) ne podržava sagorevanje. U njemu sagorevaju samo neki aktivni metali. Interagira sa oksidima aktivnih metala. Kada se otopi u vodi, stvara ugljičnu kiselinu. Reaguje sa alkalijama i formira karbonate i bikarbonate.

Ljudsko tijelo proizvodi otprilike 1 kg (2,3 lb) ugljičnog dioksida dnevno. Ovaj ugljični dioksid se iz tkiva, gdje se formira kao jedan od krajnjih proizvoda metabolizma, prenosi kroz venski sistem i zatim se izlučuje u izdahnutom zraku kroz pluća. Dakle, sadržaj ugljičnog dioksida u krvi je visok u venskom sistemu, a opada u kapilarnoj mreži pluća, a nizak je u arterijskoj krvi. Sadržaj ugljičnog dioksida u uzorku krvi često se izražava parcijalnim tlakom, odnosno tlakom koji bi određena količina ugljičnog dioksida sadržanog u uzorku krvi imala da sama zauzima cijeli volumen uzorka krvi. Ugljen-dioksid ( CO2) se u krvi transportuje na tri različita načina (tačan udio svakog od ova tri načina transporta ovisi o tome da li je krv arterijska ili venska).

Većina ugljičnog dioksida (70% do 80%) se pretvara u enzim karboanhidraze u crvenim krvnim zrncima u bikarbonatne ione.
Oko 5% - 10% ugljičnog dioksida je otopljeno u krvnoj plazmi.
Oko 5% - 10% ugljičnog dioksida vezano je za hemoglobin u obliku karbaminskih jedinjenja (karbohemoglobin).

Hemoglobin, glavni protein crvenih krvnih zrnaca koji prenosi kisik, sposoban je prenositi kisik i ugljični dioksid. Međutim, ugljični dioksid se veže za hemoglobin na drugom mjestu od kisika. Veže se za N-terminalne krajeve globinskih lanaca, a ne za hem. Međutim, zbog alosteričnih efekata, koji dovode do promjene konfiguracije molekule hemoglobina nakon vezivanja, vezivanje ugljičnog dioksida smanjuje sposobnost kisika da se veže za njega, pri datom parcijalnom tlaku kisika, i obrnuto - vezivanje kisika na hemoglobin smanjuje sposobnost ugljičnog dioksida da se veže za njega, pri datom parcijalnog tlaka ugljičnog dioksida. Osim toga, sposobnost hemoglobina da se prvenstveno veže s kisikom ili ugljičnim dioksidom također zavisi od pH okoline. Ove osobine su veoma važne za uspješan unos i transport kisika iz pluća u tkiva i njegovo uspješno otpuštanje u tkiva, kao i za uspješno uzimanje i transport ugljičnog dioksida iz tkiva u pluća i njegovo otpuštanje tamo. Ugljični dioksid je jedan od najvažnijih medijatora autoregulacije krvotoka. Snažan je vazodilatator. Shodno tome, ako se nivo ugljičnog dioksida u tkivu ili krvi poveća (na primjer, zbog intenzivnog metabolizma - uzrokovanog npr. vježbanjem, upalom, oštećenjem tkiva ili zbog ometanja protoka krvi, ishemije tkiva), tada se kapilari šire , što dovodi do pojačanog protoka krvi i shodno tome, do povećanja isporuke kisika u tkiva i transporta nakupljenog ugljičnog dioksida iz tkiva. Osim toga, ugljični dioksid u određenim koncentracijama (povećane, ali još ne dostižu toksične vrijednosti) ima pozitivan inotropni i kronotropni učinak na miokard i povećava njegovu osjetljivost na adrenalin, što dovodi do povećanja snage i učestalosti srčanih kontrakcija, srčanih kontrakcija. izlaz i, kao posljedica toga, udarni i minutni volumen krvi. Ovo također pomaže u ispravljanju hipoksije tkiva i hiperkapnije ( viši nivo ugljen-dioksid). Bikarbonatni joni su veoma važni za regulaciju pH krvi i održavanje normalne acido-bazne ravnoteže. Brzina disanja utječe na sadržaj ugljičnog dioksida u krvi. Slabo ili sporo disanje uzrokuje respiratornu acidozu, dok ubrzano i pretjerano duboko disanje dovodi do hiperventilacije i razvoja respiratorne alkaloze. Osim toga, ugljični dioksid je također važan u regulaciji disanja. Iako je našem tijelu potreban kisik za metabolizam, nizak nivo kisika u krvi ili tkivima obično ne stimulira disanje (ili bolje rečeno, stimulativni učinak niskog kisika na disanje je preslab i „uključuje“ se kasno, pri vrlo niskim razinama kisika u krv, pri čemu osoba često već gubi svijest). Normalno, disanje se stimulira povećanjem razine ugljičnog dioksida u krvi. Respiratorni centar je mnogo osjetljiviji na povećane razine ugljičnog dioksida nego na nedostatak kisika. Kao posljedica toga, udisanje vrlo razrijeđenog zraka (sa niskim parcijalnim tlakom kisika) ili mješavine plinova koja uopće ne sadrži kisik (na primjer, 100% dušik ili 100% dušikov oksid) može brzo dovesti do gubitka svijesti bez izazivanja osjećaja nedostatak vazduha (jer se nivo ugljen-dioksida u krvi ne povećava, jer ništa ne sprečava njegovo izdisanje). Ovo je posebno opasno za pilote vojnih aviona koji lete na velikim visinama (ako neprijateljski projektil pogodi kokpit i kokpit se smanji, piloti mogu brzo izgubiti svijest). Ova karakteristika sistema za regulaciju disanja je i razlog zašto stjuardese u avionu upućuju putnike u slučaju smanjenja pritiska u kabini aviona, da pre svega sami stave masku za kiseonik, pre nego što pokušaju da pomognu bilo kome drugom - na taj način , pomagač rizikuje da i sam brzo izgubi svijest, pa čak i bez osjećaja nelagode ili potrebe za kisikom do posljednjeg trenutka. Ljudski respiratorni centar pokušava održati parcijalni tlak ugljičnog dioksida u arterijskoj krvi ne višim od 40 mmHg. Uz svjesnu hiperventilaciju, sadržaj ugljičnog dioksida u arterijskoj krvi može se smanjiti na 10-20 mmHg, dok će sadržaj kisika u krvi ostati gotovo nepromijenjen ili se neznatno povećati, a potreba za ponovnim udahom smanjit će se kao rezultat smanjenja. u stimulativnom djelovanju ugljičnog dioksida na aktivnost respiratornog centra. To je razlog zašto je nakon perioda svjesne hiperventilacije lakše zadržati dah duže vrijeme nego bez prethodne hiperventilacije. Ova namjerna hiperventilacija praćena zadržavanjem daha može dovesti do gubitka svijesti prije nego što osoba osjeti potrebu da udahne. U sigurnom okruženju takav gubitak svijesti ne prijeti ništa posebno (izgubivši svijest, osoba će izgubiti kontrolu nad sobom, prestati zadržavati dah i udahnuti, disati, a time će biti i dotok kisika u mozak obnovljena, a zatim će se vratiti svijest). Međutim, u drugim situacijama, kao što je prije ronjenja, to može biti opasno (gubitak svijesti i potreba da se udahne na dubini, a bez svjesne kontrole voda će ući u disajne puteve, što može dovesti do utapanja). Zbog toga je hiperventilacija prije ronjenja opasna i ne preporučuje se.

U industrijskim količinama, ugljični dioksid se oslobađa iz dimnih plinova ili kao nusproizvod hemijski procesi, na primjer, prilikom razgradnje prirodnih karbonata (krečnjak, dolomit) ili tokom proizvodnje alkohola (alkoholna fermentacija). Smjesa nastalih plinova se ispere otopinom kalijevog karbonata, koji apsorbira ugljični dioksid, pretvarajući se u bikarbonat. Otopina bikarbonata se raspada kada se zagrije ili pod sniženim tlakom, oslobađajući ugljični dioksid. U savremenim postrojenjima za proizvodnju ugljičnog dioksida, umjesto bikarbonata, češće se koristi vodena otopina monoetanolamina, koja pod određenim uvjetima može apsorbirati CO2 sadržane u dimnom plinu i oslobađaju ga kada se zagrije; Ovo odvaja gotov proizvod od ostalih supstanci. Ugljični dioksid se također proizvodi u postrojenjima za odvajanje zraka kao nusproizvod proizvodnje čistog kisika, dušika i argona. IN laboratorijskim uslovima male količine se dobijaju reakcijom karbonata i bikarbonata sa kiselinama, kao što su mramor, kreda ili soda sa hlorovodoničnom kiselinom, koristeći, na primer, Kipp aparat. Upotreba sumporne kiseline u reakciji s kredom ili mramorom dovodi do stvaranja slabo topljivog kalcijum sulfata, koji ometa reakciju, a koji se uklanja značajnim viškom kiseline. Reakcija se može koristiti za pripremu pića soda bikarbona sa limunskom kiselinom ili kiselim limunovim sokom. U tom obliku pojavila su se prva gazirana pića. Njihovom proizvodnjom i prodajom bavili su se farmaceuti.

IN Prehrambena industrija Ugljični dioksid se koristi kao konzervans i sredstvo za dizanje, a na ambalaži je označen šifrom E290. Tečni ugljen dioksid se široko koristi u sistemima za gašenje požara i aparatima za gašenje požara. Automatski sistemi za gašenje požara ugljičnim dioksidom razlikuju se po sistemu pokretanja, koji može biti pneumatski, mehanički ili električni. Uređaj za dovod ugljičnog dioksida u akvarij može uključivati rezervoar za plin. Najjednostavniji i najčešći način proizvodnje ugljičnog dioksida zasniva se na dizajnu za pravljenje kaše alkoholnog pića. Tokom fermentacije, oslobođeni ugljični dioksid može osigurati ishranu za akvarijske biljke. Ugljični dioksid se koristi za gaziranje limunade i gazirane vode. Ugljični dioksid se također koristi kao zaštitni medij u zavarivanju žice, ali se pri visokim temperaturama disocira i oslobađa kisik. Oslobođeni kisik oksidira metal. S tim u vezi, potrebno je u žicu za zavarivanje uvesti deoksidirajuća sredstva poput mangana i silicija. Druga posljedica utjecaja kisika, također povezana sa oksidacijom, je naglo smanjenje površinski napon, što dovodi, između ostalog, do intenzivnijeg prskanja metala nego kod zavarivanja u inertnom okruženju. Ugljični dioksid u limenkama koristi se u vazdušnim puškama (u pneumaticima plinskih cilindara) i kao izvor energije za motore u zrakoplovnom modelarstvu. Skladištenje ugljičnog dioksida u čeličnom cilindru u tečnom stanju je isplativije nego u obliku plina. Ugljični dioksid ima relativno nizak nivo kritična temperatura+31°S. U standardni cilindar od 40 litara sipa se oko 30 kg tečnog ugljičnog dioksida, a na sobnoj temperaturi u cilindru će biti tečna faza, a pritisak će biti približno 6 MPa (60 kgf/cm²). Ako je temperatura iznad +31°C, tada će ugljični dioksid prijeći u superkritično stanje s pritiskom iznad 7,36 MPa. Standardni radni pritisak za obični cilindar od 40 litara je 15 MPa (150 kgf/cm²), ali mora sigurno izdržati pritisak 1,5 puta veći, odnosno 22,5 MPa, tako da se rad s takvim cilindrima može smatrati prilično sigurnim. Čvrsti ugljični dioksid – “suhi led” – koristi se kao rashladno sredstvo u laboratorijskim istraživanjima, u maloprodaji, prilikom popravke opreme (na primjer: hlađenje jednog od spojnih dijelova tokom presovanja) itd. Ugljični dioksid se koristi za ukapljivanje ugljični dioksid i proizvodnju suhog leda.

Mjerenje parcijalnog tlaka ugljičnog dioksida potrebno je u tehnološkim procesima, u medicinskim primjenama - analiza respiratornih smjesa pri vještačkoj ventilaciji iu zatvorenim sistemima za održavanje života. Analiza koncentracije CO2 u atmosferi se koristi za okoliš i naučno istraživanje, za proučavanje efekta staklene bašte. Ugljični dioksid se bilježi pomoću gasnih analizatora po principu infracrvene spektroskopije i drugih sistema za mjerenje plina. Medicinski gasni analizator za snimanje sadržaja ugljičnog dioksida u izdahnutom zraku naziva se kapnograf. Za mjerenje niskih koncentracija CO2(kao i CO) u procesnim plinovima ili u atmosferskom zraku, možete koristiti metodu plinske hromatografije sa metanatorom i registracijom plamenom jonizacijskim detektorom.

Godišnje fluktuacije koncentracije atmosferskog ugljičnog dioksida na planeti uglavnom su određene vegetacijom srednjih geografskih širina (40-70°) sjeverne hemisfere. Vegetacija u tropima je praktički nezavisna od godišnjeg doba, suvi pustinjski pojas od 20-30° (na obje hemisfere) daje mali doprinos ciklusu ugljičnog dioksida, a pojasevi zemlje koji su najviše pokriveni vegetacijom nalaze se asimetrično na Zemlji ( na južnoj hemisferi postoji okean u srednjim geografskim širinama). Dakle, od marta do septembra, zbog fotosinteze, sadržaj CO2 u atmosferi se smanjuje, a od oktobra do februara povećava. Doprinos zimskom rastu dolazi i od oksidacije drva (heterotrofno disanje biljaka, truljenje, razgradnja humusa, šumski požari) i od sagorijevanja fosilnih goriva (uglja, nafte, plina), koje se značajno povećava u zimskoj sezoni. Velika količina ugljičnog dioksida je otopljena u oceanu. Ugljični dioksid čini značajan dio atmosfere nekih planeta Solarni sistem: Venera, Mars.

Ugljični dioksid nije toksičan, ali zbog efekta njegove povećane koncentracije u zraku na žive organizme koji dišu zrak, klasificira se kao gasovi koji guše (engleski) ruski. Lagana povećanja koncentracije do 2-4% u zatvorenom prostoru dovode do razvoj pospanosti i slabosti kod ljudi. Opasnim koncentracijama smatraju se nivoi od oko 7-10%, pri kojima nastaje gušenje koje se manifestuje glavoboljom, vrtoglavicom, gubitkom sluha i svesti (simptomi slični onima kod visinske bolesti), zavisno od koncentracije, tokom perioda od nekoliko minuta do jednog sata. Kada se udahne vazduh sa visokom koncentracijom gasa, smrt nastupa veoma brzo od gušenja. Iako, zapravo, čak ni koncentracija od 5-7% CO2 nije smrtonosna, već pri koncentraciji od 0,1% (ovaj nivo ugljičnog dioksida se opaža u zraku megagradova) ljudi počinju osjećati slabost i pospanost. To pokazuje da čak i pri visokim sadržajima kiseonika visoka koncentracija CO2 u velikoj meri utiče na vaše blagostanje. Udisanje vazduha sa povećanom koncentracijom ovog gasa ne dovodi do dugotrajnih zdravstvenih problema, a nakon uklanjanja unesrećenog iz zagađene atmosfere brzo dolazi do potpunog obnavljanja zdravlja.

Enciklopedijski YouTube

1 / 5
Ugljen(IV) monoksid ne podržava sagorevanje. U njemu sagorevaju samo neki aktivni metali:
2 M g + C O 2 → 2 M g O + C (\displaystyle (\mathsf (2Mg+CO_(2)\rightarrow 2MgO+C)))
Interakcija s aktivnim metalnim oksidom:
C a O + C O 2 → C a C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CaO+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3))))
Kada se otopi u vodi, stvara ugljičnu kiselinu:
C O 2 + H 2 O ⇄ H 2 C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+H_(2)O\rightleftarrows H_(2)CO_(3))))
Reaguje sa alkalijama stvarajući karbonate i bikarbonate:
C a (O H) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (Ca(OH)_(2)+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3))\downarrow +H_( 2)O))) (kvalitativna reakcija za ugljični dioksid) K O H + C O 2 → K H C O 3 (\displaystyle (\mathsf (KOH+CO_(2)\rightarrow KHCO_(3))))
Biološki

Ljudsko tijelo emituje približno 1 kg (2,3 lb) ugljičnog dioksida dnevno.
Ovaj ugljični dioksid se iz tkiva, gdje se formira kao jedan od krajnjih proizvoda metabolizma, prenosi kroz venski sistem i zatim se izlučuje u izdahnutom zraku kroz pluća. Dakle, sadržaj ugljičnog dioksida u krvi je visok u venskom sistemu, a opada u kapilarnoj mreži pluća, a nizak je u arterijskoj krvi. Sadržaj ugljičnog dioksida u uzorku krvi često se izražava parcijalnim tlakom, odnosno tlakom koji bi određena količina ugljičnog dioksida sadržanog u uzorku krvi imala da sama zauzima cijeli volumen uzorka krvi.

Ugljični dioksid (CO2) se u krvi prenosi na tri različita načina (tačan udio svake od ove tri metode transporta ovisi o tome da li je krv arterijska ili venska).

Hemoglobin, glavni protein crvenih krvnih zrnaca koji prenosi kisik, sposoban je prenositi kisik i ugljični dioksid. Međutim, ugljični dioksid se veže za hemoglobin na drugom mjestu od kisika. Veže se za N-terminalne krajeve globinskih lanaca, a ne za hem. Međutim, zbog alosteričnih efekata, koji dovode do promjene konfiguracije molekule hemoglobina nakon vezivanja, vezivanje ugljičnog dioksida smanjuje sposobnost kisika da se veže za njega, pri datom parcijalnom tlaku kisika, i obrnuto - vezivanje kisika na hemoglobin smanjuje sposobnost ugljičnog dioksida da se veže za njega, pri datom parcijalnog tlaka ugljičnog dioksida. Osim toga, sposobnost hemoglobina da se prvenstveno veže s kisikom ili ugljičnim dioksidom također zavisi od pH okoline. Ove osobine su veoma važne za uspješan unos i transport kisika iz pluća u tkiva i njegovo uspješno otpuštanje u tkiva, kao i za uspješno uzimanje i transport ugljičnog dioksida iz tkiva u pluća i njegovo otpuštanje tamo.
Ugljični dioksid je jedan od najvažnijih medijatora autoregulacije krvotoka. Snažan je vazodilatator. Shodno tome, ako se nivo ugljičnog dioksida u tkivu ili krvi poveća (na primjer, zbog intenzivnog metabolizma - uzrokovanog npr. vježbanjem, upalom, oštećenjem tkiva ili zbog ometanja protoka krvi, ishemije tkiva), tada se kapilari šire , što dovodi do pojačanog protoka krvi i shodno tome, do povećanja isporuke kisika u tkiva i transporta nakupljenog ugljičnog dioksida iz tkiva. Osim toga, ugljični dioksid u određenim koncentracijama (povećane, ali još ne dostižu toksične vrijednosti) ima pozitivan inotropni i kronotropni učinak na miokard i povećava njegovu osjetljivost na adrenalin, što dovodi do povećanja snage i učestalosti srčanih kontrakcija, srčanih kontrakcija. izlaz i, kao posljedica toga, udarni i minutni volumen krvi. Ovo također pomaže u korekciji hipoksije tkiva i hiperkapnije (povećane razine ugljičnog dioksida).
Bikarbonatni joni su veoma važni za regulaciju pH krvi i održavanje normalne acido-bazne ravnoteže. Brzina disanja utječe na sadržaj ugljičnog dioksida u krvi. Slabo ili sporo disanje uzrokuje respiratornu acidozu, dok ubrzano i pretjerano duboko disanje dovodi do hiperventilacije i razvoja respiratorne alkaloze.
Osim toga, ugljični dioksid je također važan u regulaciji disanja. Iako je našem tijelu potreban kisik za metabolizam, nizak nivo kisika u krvi ili tkivima obično ne stimulira disanje (ili bolje rečeno, stimulativni učinak niskog kisika na disanje je preslab i „uključuje“ se kasno, pri vrlo niskim razinama kisika u krv, pri čemu osoba često već gubi svijest). Normalno, disanje se stimulira povećanjem razine ugljičnog dioksida u krvi. Respiratorni centar je mnogo osjetljiviji na povećane razine ugljičnog dioksida nego na nedostatak kisika. Kao posljedica toga, udisanje vrlo razrijeđenog zraka (sa niskim parcijalnim tlakom kisika) ili mješavine plinova koja uopće ne sadrži kisik (na primjer, 100% dušik ili 100% dušikov oksid) može brzo dovesti do gubitka svijesti bez izazivanja osjećaja nedostatak vazduha (jer se nivo ugljen-dioksida u krvi ne povećava, jer ništa ne sprečava njegovo izdisanje). Ovo je posebno opasno za pilote vojnih zrakoplova koji lete na velikim visinama (u slučaju hitnog smanjenja tlaka u kabini, piloti mogu brzo izgubiti svijest). Ova karakteristika sistema za regulaciju disanja je i razlog zašto stjuardese u avionu upućuju putnike u slučaju smanjenja pritiska u kabini aviona, da pre svega sami stave masku za kiseonik, pre nego što pokušaju da pomognu bilo kome drugom - na taj način , pomagač rizikuje da i sam brzo izgubi svijest, pa čak i bez osjećaja nelagode ili potrebe za kisikom do posljednjeg trenutka.
Ljudski respiratorni centar pokušava održati parcijalni tlak ugljičnog dioksida u arterijskoj krvi ne višim od 40 mmHg. Uz svjesnu hiperventilaciju, sadržaj ugljičnog dioksida u arterijskoj krvi može se smanjiti na 10-20 mmHg, dok će sadržaj kisika u krvi ostati gotovo nepromijenjen ili se neznatno povećati, a potreba za ponovnim udahom smanjit će se kao rezultat smanjenja. u stimulativnom djelovanju ugljičnog dioksida na aktivnost respiratornog centra. To je razlog zašto je nakon perioda svjesne hiperventilacije lakše zadržati dah duže vrijeme nego bez prethodne hiperventilacije. Ova namjerna hiperventilacija praćena zadržavanjem daha može dovesti do gubitka svijesti prije nego što osoba osjeti potrebu da udahne. U sigurnom okruženju takav gubitak svijesti ne prijeti ništa posebno (izgubivši svijest, osoba će izgubiti kontrolu nad sobom, prestati zadržavati dah i udahnuti, disati, a time će biti i dotok kisika u mozak obnovljena, a zatim će se vratiti svijest). Međutim, u drugim situacijama, kao što je prije ronjenja, to može biti opasno (gubitak svijesti i potreba da se udahne na dubini, a bez svjesne kontrole voda će ući u disajne puteve, što može dovesti do utapanja). Zbog toga je hiperventilacija prije ronjenja opasna i ne preporučuje se.

Potvrda

U industrijskim količinama, ugljični dioksid se oslobađa iz dimnih plinova, ili kao nusproizvod kemijskih procesa, na primjer, prilikom razgradnje prirodnih karbonata (vapnenac, dolomit) ili tijekom proizvodnje alkohola (alkoholna fermentacija). Smjesa nastalih plinova se ispere otopinom kalijevog karbonata, koji apsorbira ugljični dioksid, pretvarajući se u bikarbonat. Otopina bikarbonata se raspada kada se zagrije ili pod sniženim tlakom, oslobađajući ugljični dioksid. U modernim instalacijama za proizvodnju ugljičnog dioksida, umjesto bikarbonata, češće se koristi vodena otopina monoetanolamina, koja je pod određenim uvjetima sposobna apsorbirati CO₂ sadržan u dimnom plinu i otpustiti ga pri zagrijavanju; Ovo odvaja gotov proizvod od ostalih supstanci.
Ugljični dioksid se također proizvodi u postrojenjima za odvajanje zraka kao nusproizvod proizvodnje čistog kisika, dušika i argona.
U laboratoriju se male količine dobivaju reakcijom karbonata i bikarbonata s kiselinama, kao što su mramor, kreda ili soda sa klorovodičnom kiselinom, koristeći, na primjer, Kipp aparat. Korištenjem reakcije sumporne kiseline s kredom ili mramorom dolazi do stvaranja slabo rastvorljivog kalcijum sulfata, koji ometa reakciju, a koji se uklanja značajnim viškom kiseline.
Za pripremu pića može se koristiti reakcija sode bikarbone s limunskom kiselinom ili kiselim limunovim sokom. U tom obliku pojavila su se prva gazirana pića. Njihovom proizvodnjom i prodajom bavili su se farmaceuti.

Aplikacija

U prehrambenoj industriji ugljični dioksid se koristi kao konzervans i sredstvo za dizanje, a na ambalaži je označen šifrom E290.
Tečni ugljen dioksid se široko koristi u sistemima za gašenje požara i aparatima za gašenje požara. Automatski sistemi za gašenje požara ugljičnim dioksidom razlikuju se po sistemu pokretanja, koji može biti pneumatski, mehanički ili električni.
Uređaj za dovod ugljičnog dioksida u akvarij može uključivati rezervoar za plin. Najjednostavniji i najčešći način proizvodnje ugljičnog dioksida zasniva se na dizajnu za pravljenje kaše alkoholnog pića. Tokom fermentacije, oslobođeni ugljični dioksid može osigurati ishranu za akvarijske biljke
Ugljični dioksid se koristi za gaziranje limunade i gazirane vode. Ugljični dioksid se također koristi kao zaštitni medij u zavarivanju žice, ali se pri visokim temperaturama razgrađuje i oslobađa kisik. Oslobođeni kisik oksidira metal. S tim u vezi, potrebno je u žicu za zavarivanje uvesti deoksidirajuća sredstva poput mangana i silicija. Druga posljedica utjecaja kisika, također povezana s oksidacijom, je naglo smanjenje površinske napetosti, što dovodi, između ostalog, do intenzivnijeg prskanja metala nego kod zavarivanja u inertnom okruženju.
Skladištenje ugljičnog dioksida u čeličnom cilindru u tečnom stanju je isplativije nego u obliku plina. Ugljični dioksid ima relativno nisku kritičnu temperaturu od +31°C. U standardni cilindar od 40 litara sipa se oko 30 kg tečnog ugljičnog dioksida, a na sobnoj temperaturi u cilindru će biti tečna faza, a pritisak će biti približno 6 MPa (60 kgf/cm²). Ako je temperatura iznad +31°C, tada će ugljični dioksid prijeći u superkritično stanje s pritiskom iznad 7,36 MPa. Standardni radni pritisak za obični cilindar od 40 litara je 15 MPa (150 kgf/cm²), ali mora sigurno izdržati pritisak 1,5 puta veći, odnosno 22,5 MPa, tako da se rad s takvim cilindrima može smatrati prilično sigurnim.
Čvrsti ugljični dioksid – “suhi led” – koristi se kao rashladno sredstvo u laboratorijskim istraživanjima, u maloprodaji, prilikom popravke opreme (na primjer: hlađenje jednog od spojnih dijelova tokom presovanja) itd. Ugljični dioksid se koristi za ukapljivanje ugljičnog dioksida i proizvodnje suhog leda

Metode registracije

Mjerenje parcijalnog tlaka ugljičnog dioksida potrebno je u tehnološkim procesima, u medicinskim primjenama - analiza respiratornih smjesa pri vještačkoj ventilaciji iu zatvorenim sistemima za održavanje života. Analiza koncentracije CO 2 u atmosferi koristi se za ekološka i naučna istraživanja, za proučavanje efekta staklene bašte. Ugljični dioksid se bilježi pomoću gasnih analizatora po principu infracrvene spektroskopije i drugih sistema za mjerenje plina. Medicinski gasni analizator za snimanje sadržaja ugljičnog dioksida u izdahnutom zraku naziva se kapnograf. Za mjerenje niskih koncentracija CO 2 (kao i) u procesnim plinovima ili atmosferskom zraku može se koristiti metoda plinske kromatografije sa metanatorom i registracijom na detektoru plamene jonizacije.

Ugljični dioksid u prirodi

Godišnje fluktuacije koncentracije atmosferskog ugljičnog dioksida na planeti uglavnom su određene vegetacijom srednjih geografskih širina (40-70°) sjeverne hemisfere.
Velika količina ugljičnog dioksida je otopljena u oceanu.
Ugljični dioksid čini značajan dio atmosfera nekih planeta u Sunčevom sistemu: Venere, Marsa.

Toksičnost

Ugljični dioksid nije toksičan, ali zbog efekta njegove povećane koncentracije u zraku na žive organizme koji dišu zrak, klasificira se kao gas koji guši. (engleski) ruski. Blago povećanje koncentracije do 2-4% u zatvorenom prostoru dovodi do pospanosti i slabosti kod ljudi. Opasnim koncentracijama smatraju se nivoi od oko 7-10%, pri kojima nastaje gušenje, koje se manifestuje glavoboljom, vrtoglavicom, gubitkom sluha i svesti (simptomi slični onima kod visinske bolesti), zavisno od koncentracije, u periodu od nekoliko minuta do jednog sata. Ako se udiše zrak s visokom koncentracijom plina, smrt nastupa vrlo brzo od gušenja.
Iako, zapravo, čak ni koncentracija od 5-7% CO 2 nije smrtonosna, već pri koncentraciji od 0,1% (ovaj nivo ugljičnog dioksida uočava se u zraku megagradova) ljudi počinju osjećati slabost i pospanost. Ovo pokazuje da čak i pri visokim nivoima kiseonika, visoka koncentracija CO 2 ima snažan uticaj na dobrobit.
Udisanje vazduha sa povećanom koncentracijom ovog gasa ne dovodi do dugotrajnih zdravstvenih problema, a nakon uklanjanja unesrećenog iz zagađene atmosfere brzo dolazi do potpunog obnavljanja zdravlja.

(IV), ugljični dioksid ili ugljični dioksid. Naziva se i ugljeni anhidrid. To je potpuno bezbojan plin bez mirisa i kiselog okusa. Ugljični dioksid je teži od zraka i slabo je rastvorljiv u vodi. Na temperaturama ispod - 78 stepeni Celzijusa kristalizuje se i postaje poput snijega.

Ova tvar prelazi iz plinovitog stanja u čvrsto, jer ne može postojati u tekućem stanju pod atmosferskim pritiskom. Gustina ugljičnog dioksida u normalnim uvjetima je 1,97 kg/m3 - 1,5 puta veća.Ugljični dioksid u čvrstom obliku naziva se “suhi led”. Postaje tečno stanje u kojem se može čuvati dugo vremena kada se pritisak poveća. Pogledajmo pobliže ovu supstancu i njenu hemijska struktura.

Ugljični dioksid, čija je formula CO2, sastoji se od ugljika i kisika, a nastaje kao rezultat sagorijevanja ili raspadanja organskih tvari. Ugljični monoksid se nalazi u zraku i podzemnim mineralnim izvorima. Ljudi i životinje također emituju ugljični dioksid kada izdišu. Biljke bez svjetlosti ga oslobađaju i intenzivno apsorbiraju tokom fotosinteze. Zahvaljujući metaboličkom procesu ćelija svih živih bića, ugljen monoksid je jedna od glavnih komponenti okolne prirode.

Ovaj plin nije toksičan, ali ako se akumulira u visokim koncentracijama može početi gušenje (hiperkapnija), a njegovim nedostatkom nastaje suprotno stanje - hipokapnija. Ugljični dioksid prenosi i reflektira infracrveno. To je ono što direktno utiče na globalno zagrijavanje. To je zbog činjenice da se nivo njegovog sadržaja u atmosferi stalno povećava, što dovodi do efekta staklene bašte.
Ugljični dioksid se industrijski proizvodi iz dima ili plinova iz peći, ili razgradnjom dolomita i vapnenačkih karbonata. Smjesa ovih plinova se temeljito ispere posebnim rastvorom koji se sastoji od kalijum karbonata. Zatim se pretvara u bikarbonat i raspada kada se zagrije, što rezultira oslobađanjem ugljičnog dioksida. Ugljični dioksid (H2CO3) nastaje iz ugljičnog dioksida otopljenog u vodi, ali u savremenim uslovima Dobivaju ga i drugim, progresivnijim metodama. Nakon što se ugljični dioksid pročisti, on se komprimira, hladi i pumpa u cilindre.

U industriji se ova tvar široko i univerzalno koristi. Proizvođači hrane ga koriste kao sredstvo za dizanje (na primjer, za pravljenje tijesta) ili kao konzervans (E290). Uz pomoć ugljičnog dioksida proizvode se razni tonik i gazirani napitci, koje toliko vole ne samo djeca, već i odrasli. Ugljični dioksid se koristi u proizvodnji sode bikarbone, piva, šećera i pjenušavih vina.

Ugljični dioksid se također koristi u proizvodnji efikasnih aparata za gašenje požara. Uz pomoć ugljičnog dioksida stvara se aktivni medij koji je neophodan pri visokim temperaturama luka zavarivanja, ugljični dioksid se razlaže na kisik i ugljični monoksid. Kiseonik stupa u interakciju s tekućim metalom i oksidira ga. Ugljični dioksid u limenkama koristi se u zračnim puškama i pištoljima.

Modelari aviona koriste ovu supstancu kao gorivo za svoje modele. Uz pomoć ugljičnog dioksida možete značajno povećati prinos usjeva koji se uzgajaju u stakleniku. Široko se koristi i u industriji u kojoj se prehrambeni proizvodi mnogo bolje čuvaju. Koristi se kao rashladno sredstvo u frižiderima, zamrzivačima, električnim agregatima i drugim termoelektranama.

Ostali nazivi: ugljični dioksid, ugljični dioksid, ugljični monoksid (IV), ugljični anhidrid.

Ugljen dioksid je neorgansko jedinjenje sa hemijskom formulom CO 2 ; gas bez boje i mirisa.
Fizička svojstva

Hemijska svojstva i metode pripreme

Čišćenje
Prečišćavanje CO 2 uskladištenog u čeličnim cilindrima. Komercijalni CO 2 u čeličnim bocama može sadržavati sljedeće nečistoće: vodenu paru, O 2, N 2, rjeđe tragove H 2 S i SO 2. U većini slučajeva, čistoća komercijalnog CO 2 je dovoljna za izvođenje hemijske reakcije. Samo pod višim zahtjevima (na primjer, tokom fizičkog istraživanja) komercijalni CO 2 mora biti podvrgnut dodatnom prečišćavanju. Da bi se to postiglo, plin se propušta kroz zasićenu otopinu CuSO 4, zatim kroz otopinu KHCO 3 i na kraju kroz frakcionator, koji je dio industrijskog postrojenja za proizvodnju čistog H 2 S. Frakcionisanje CO 2 koristi četiri vertikalne podloške, osam U-cevi za duboko hlađenje i dva sifona za zamrzavanje. Ispred zadnjeg zamrzivača nalazi se i grana do živinog manometra. CO 2 prolazi kroz prve četiri cijevi u obliku slova U za dubinsko hlađenje (održava se na određenoj temperaturi) i zamrzava se u 8. Kada se 8 napuni, otvorite slavinu 9, odlemite je u tački 10 i stvorite veliki vakuum u ovom dijelu opremu. Nakon toga ohladite preostale četiri cijevi u obliku 11 na -78 °C (suhi led + 4-aceton), uklonite hlađenje tekućim zrakom iz 5, ispumpajte prvi mlaz plina, a zatim ga uronite u posudu za kondenzaciju 11 u tečni vazduh. Srednja frakcija se sakuplja u 11, a ostatak u 8. Frakcija 11 se sublimira još dva puta i čistoća gasa se prati određivanjem pritiska pare na različitim temperaturama. Gas se skladišti u staklenim bocama od 25 litara, koje se degaziraju zagrijavanjem tokom više sati u visokom vakuumu na 350 °C.
Fig.1. Instalacija za proizvodnju vodonik sulfida.

Suhi led
„Suhi led” je čvrsti ugljen-dioksid, koji u normalnim uslovima (atmosferski pritisak i sobna temperatura) prelazi u stanje pare, zaobilazeći tečnu fazu. By izgled podsjeća na led (otuda i naziv).
Temperatura sublimacije pri normalnom pritisku je -78,5˚ C. Tehnički “suvi led” ima gustinu od oko 1560 kg/m 3, a tokom sublimacije apsorbuje oko 590 kJ/kg (140 kcal/kg) toplote. Proizvedeno u postrojenjima za proizvodnju ugljen-dioksida.
Spisak korišćene literature
1. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Veliki hemijski priručnik / A.I. Volkov, I.M. Zharsky. - Mn.: Moderna škola, 2005. - 608 s ISBN 985-6751-04-7.
2. Hoffman W., Rüdorf W., Haas A., Schenk P. W., Huber F., Schmeisser M., Baudler M., Becher H.-J., Dönges E., Schmidbaur H., Ehrlich P., Seifert H.I. Vodič za anorgansku sintezu: U 6 tomova. T.3. Per. With. njemački/Ed. G. Brouwer. - M.: Mir, 1985. - 392 str., ilustr. [Sa. 682]
U članku se opisuje aditiv za hranu (plin za zasićenje pića, plinsko okruženje za pakovanje i skladištenje) ugljični dioksid (E290, ugljični dioksid), njegova upotreba, učinak na organizam, šteta i korist, sastav, recenzije potrošača
Drugi nazivi za aditiv: ugljen dioksid, anhidrid ugljene kiseline, ugljen dioksid, ugljen dioksid, E290, E-290, E-290

Izvršene funkcije

gas za zasićenje pića, gasno okruženje za pakovanje i skladištenje

Zakonitost upotrebe

Ukrajina EU Rusija

Ugljični dioksid, E290 – šta je to?
Ugljični dioksid E290 se koristi u proizvodnji gaziranih bezalkoholnih pića
Poznato je da se ugljični dioksid, koji se naziva i ugljični dioksid, koristi u proizvodnji hrane kao aditiv E290. Hemijska formula aditivi E290 – CO 2 . Ugljični dioksid u normalnim uvjetima je bezbojni plin bez mirisa. Ugljični dioksid je lako rastvorljiv u vodi (1 litar CO 2 u jednom litru vode na temperaturi od 15°C) i stvara slabu kiselinu.

Ugljični dioksid nastaje kao rezultat sagorijevanja i biološke razgradnje (truljenja) raznih organskih tvari, tokom vitalne aktivnosti živih organizama (prilikom truljenja i razlaganja humusa u tlu, za vrijeme šumskih požara, kao rezultat sagorijevanja naftnih derivata, plina a ugalj, prilikom disanja biljaka, životinja i Ljudsko tijelo, u kojem ugljični dioksid igra vitalnu ulogu, oslobađa ga u količini približno jednakoj 2,3 kg dnevno.

Ugljični dioksid je supstanca koja je vrlo česta u prirodi. Ugljični dioksid je prisutan u kolosalnim količinama u atmosferi i mineralnim izvorima, a značajna količina je otopljena u vodi mora i okeana. U atmosferi naše planete, koncentracija ugljičnog dioksida je otprilike 0,04%. Gustoća ugljičnog dioksida je jedan i pol puta veća od gustine zraka. Ova supstanca je jedan od takozvanih gasova staklene bašte, a njeno nakupljanje u atmosferi jedan je od razloga ubrzanja globalnog zagrevanja. Ugljični dioksid je također dio atmosfere nekoliko planeta u našem solarnom sistemu: na primjer, Marsa i Venere, i čini njegov značajan dio.

U industrijskim količinama, ugljen-dioksid se dobija iz dimnih gasova ili tokom razgradnje mineralnih karbonata (dolomita i krečnjaka), a takođe i kao nusproizvod alkoholne fermentacije. Dobivena mješavina plinova se odvaja, pročišćava, a konačni proizvod je čisti ugljični dioksid. Postoji i metoda za proizvodnju E290 proizvodnjom čistog kisika, argona i dušika u postrojenjima za odvajanje zraka.

Ugljen dioksid, E290 – učinci na organizam, šteta ili korist?

Ugljični dioksid nije toksičan i nije opasan po zdravlje. Treba imati na umu da ugljični dioksid ubrzava apsorpciju u želučanu sluznicu razne supstance, te može uzrokovati brzu intoksikaciju kada pijete alkoholna pića koja ga sadrže. Pića gazirana ugljičnim dioksidom zapravo su razrijeđena otopina slabe ugljične kiseline, pa je aktivna konzumacija pića koja sadrže aditiv E290 kontraindicirana za osobe s zdravstvenim problemima sa želucem i gastrointestinalnim traktom (gastritis, čir, itd.).

Dodatak hrani E290, ugljen dioksid – upotreba u prehrambenim proizvodima

U proizvodnji hrane, aditiv E290 se koristi kao gas za zasićenje pića, konzervans, antioksidans, regulator kiselosti i zaštitni gas. Ugljični dioksid se široko koristi u proizvodnji bezalkoholnih i alkoholnih gaziranih pića. Ugljena kiselina, koja nastaje kada se CO2 rastvori u vodi, pokazuje antimikrobna i dezinfekciona svojstva.

U konditorskoj i pekarskoj industriji, aditiv E290 se koristi kao sredstvo za dizanje, dodajući volumen konditorskim i pekarskim proizvodima. Ugljični dioksid se također široko koristi u proizvodnji vina, gdje djeluje kao regulator fermentacije. Ugljični dioksid se koristi kao zaštitni plin u skladištenju raznih prehrambenih proizvoda.