Isi artikel
KARBON DIOKSIDA(karbon(IV) monoksida, karbonat anhidrida, karbon dioksida) CO 2 , bahan bergelembung yang terkenal dalam minuman ringan berkarbonasi. Manusia telah mengetahui khasiat penyembuhan “air bersoda” dari sumber alami sejak dahulu kala, tetapi baru pada abad ke-19. Saya belajar mendapatkannya sendiri. Pada saat yang sama, zat yang membuat air berbuih, karbon dioksida, diidentifikasi. Untuk pertama kalinya untuk tujuan karbonisasi, gas ini diperoleh pada tahun 1887 melalui reaksi antara marmer yang dihancurkan dan asam sulfat; itu juga diisolasi dari sumber alami. Belakangan, CO2 mulai diproduksi dalam skala industri dengan membakar kokas, mengkalsinasi batu kapur, dan memfermentasi alkohol. Selama lebih dari seperempat abad, karbon dioksida disimpan dalam silinder baja bertekanan dan digunakan hampir secara eksklusif untuk minuman berkarbonasi. Pada tahun 1923, CO2 padat (es kering) mulai diproduksi sebagai produk komersial, dan sekitar tahun 1940, CO2 cair diproduksi, yang dituangkan ke dalam tangki tertutup khusus di bawah tekanan tinggi.
Properti fisik.
Pada suhu dan tekanan normal, karbon dioksida berupa gas tidak berwarna dengan rasa dan bau agak asam. Ini 50% lebih berat dari udara, sehingga dapat dituangkan dari satu wadah ke wadah lainnya. CO 2 merupakan produk dari sebagian besar proses pembakaran dan, dalam jumlah yang cukup besar, dapat memadamkan api dengan menggantikan oksigen dari udara. Ketika konsentrasi CO2 meningkat di ruangan yang berventilasi buruk, kandungan oksigen di udara menurun drastis sehingga seseorang bisa mati lemas. CO 2 larut dalam banyak cairan; kelarutannya tergantung pada sifat cairan, suhu dan tekanan uap CO2. Kemampuan karbon dioksida untuk larut dalam air menentukan penggunaannya secara luas dalam produksi minuman ringan. CO 2 sangat larut dalam pelarut organik, seperti alkohol, aseton, dan benzena.
Dengan meningkatnya tekanan dan pendinginan, karbon dioksida mudah mencair dan berada dalam keadaan cair pada suhu +31 hingga –57 ° C (tergantung tekanan). Di bawah –57°C berubah menjadi padat (es kering). Tekanan yang diperlukan untuk pencairan bergantung pada suhu: pada +21° C adalah 60 atm, dan pada –18° C hanya 20 atm. CO 2 cair disimpan dalam wadah tertutup di bawah tekanan yang sesuai. Ketika masuk ke atmosfer, sebagian berubah menjadi gas, dan sebagian lagi menjadi “salju karbon”, sementara suhunya turun hingga –84°C.
Menyerap panas dari lingkungan, es kering berubah menjadi gas, melewati fase cair - menyublim. Untuk mengurangi kerugian sublimasi, ia disimpan dan diangkut dalam wadah tertutup yang cukup kuat untuk menahan peningkatan tekanan seiring dengan kenaikan suhu.
Sifat kimia.
CO 2 adalah senyawa dengan aktivitas rendah. Jika dilarutkan dalam air akan membentuk asam karbonat lemah yang mengubah kertas lakmus menjadi merah. Asam karbonat meningkatkan rasa minuman berkarbonasi dan mencegah pertumbuhan bakteri. Bereaksi dengan logam alkali dan alkali tanah, serta dengan amonia, CO 2 membentuk karbonat dan bikarbonat.
Prevalensi di alam dan produksi.
CO 2 terbentuk selama pembakaran zat yang mengandung karbon, fermentasi alkohol, dan pembusukan sisa tumbuhan dan hewan; ia dilepaskan saat hewan bernapas, dan dilepaskan oleh tumbuhan dalam kegelapan. Sebaliknya, dalam cahaya, tanaman menyerap CO 2 dan melepaskan oksigen, yang menjaga keseimbangan alami oksigen dan karbon dioksida di udara yang kita hirup. Kandungan CO2 di dalamnya tidak melebihi 0,03% (berdasarkan volume).
Ada lima cara utama untuk menghasilkan CO 2: pembakaran zat yang mengandung karbon (kokas, gas alam, bahan bakar cair); pembentukan sebagai produk sampingan selama sintesis amonia; kalsinasi batu kapur; fermentasi; memompa dari sumur. Dalam dua kasus terakhir, karbon dioksida yang hampir murni diperoleh, dan ketika zat yang mengandung karbon dibakar atau batu kapur dikalsinasi, campuran CO 2 dengan nitrogen dan sisa gas lainnya terbentuk. Campuran ini dilewatkan melalui larutan yang hanya menyerap CO 2 . Kemudian larutan dipanaskan dan diperoleh CO2 yang hampir murni, yang dipisahkan dari sisa pengotor. Uap air dihilangkan dengan pembekuan dan pengeringan kimia.
CO 2 yang telah dimurnikan dicairkan dengan cara mendinginkannya pada tekanan tinggi dan disimpan dalam wadah besar. Untuk menghasilkan es kering, CO 2 cair dimasukkan ke dalam ruang tertutup alat pengepres hidrolik, di mana tekanan diturunkan hingga tekanan atmosfer. Dengan penurunan tekanan yang tajam, salju lepas dan gas yang sangat dingin terbentuk dari CO 2. Salju dikompres dan diperoleh es kering. Gas CO 2 dipompa keluar, dicairkan dan dikembalikan ke tangki penyimpanan.
APLIKASI
Menerima suhu rendah.
Dalam bentuk cair dan padat, CO 2 digunakan terutama sebagai zat pendingin. Es kering adalah bahan yang kompak, mudah ditangani dan memungkinkan Anda menciptakan kondisi suhu yang berbeda. Dengan massa yang sama, es ini dua kali lebih dingin dari es biasa, menempati setengah volume. Es kering digunakan dalam penyimpanan makanan. Digunakan untuk mendinginkan sampanye, minuman ringan dan es krim. Ini banyak digunakan dalam “penggilingan dingin” bahan yang peka terhadap panas (produk daging, resin, polimer, pewarna, insektisida, cat, bumbu); saat merobohkan (membersihkan dari gerinda) produk karet dan plastik yang dicap; selama pengujian suhu rendah terhadap pesawat terbang dan perangkat elektronik di ruang khusus; untuk “pencampuran dingin” muffin dan kue setengah jadi agar tetap homogen selama dipanggang; untuk pendinginan cepat wadah berisi produk yang diangkut dengan meniupnya dengan aliran es kering yang dihancurkan; saat mengeraskan paduan dan baja tahan karat, aluminium, dll. untuk meningkatkan sifat fisiknya; untuk pemasangan bagian-bagian mesin yang rapat selama perakitannya; untuk mendinginkan pemotong saat memproses benda kerja baja berkekuatan tinggi.
Karbonisasi.
Aplikasi utama gas CO2 adalah karbonasi air dan minuman ringan. Pertama, air dan sirup dicampur dalam proporsi yang diperlukan, dan kemudian campuran tersebut dijenuhkan dengan gas CO 2 di bawah tekanan. Karbonasi dalam bir dan anggur biasanya terjadi sebagai akibat dari reaksi kimia yang terjadi di dalamnya.
Aplikasi berdasarkan inersia.
CO 2 digunakan sebagai antioksidan selama penyimpanan jangka panjang banyak produk makanan: keju, daging, susu bubuk, kacang-kacangan, teh instan, kopi, coklat, dll. Sebagai penekan pembakaran, CO 2 digunakan dalam penyimpanan dan pengangkutan bahan yang mudah terbakar, seperti bahan bakar roket, minyak, bensin, cat, pernis, dan pelarut. Digunakan sebagai media pelindung pada pengelasan listrik baja karbon agar diperoleh hasil las yang seragam dan kuat, sedangkan pekerjaan pengelasan lebih murah dibandingkan bila menggunakan gas inert.
CO 2 adalah salah satu cara paling efektif untuk memadamkan api yang terjadi ketika cairan yang mudah terbakar menyala dan gangguan listrik. Berbagai alat pemadam api karbon dioksida diproduksi: dari yang portabel dengan kapasitas tidak lebih dari 2 kg hingga unit suplai otomatis stasioner dengan total kapasitas silinder hingga 45 kg atau tangki gas bertekanan rendah dengan kapasitas hingga 60 ton. BERSAMA 2. CO 2 cair, yang berada di bawah tekanan dalam alat pemadam kebakaran tersebut, ketika dilepaskan, membentuk campuran salju dan gas dingin; yang terakhir memiliki kepadatan lebih tinggi daripada udara dan memindahkannya dari zona pembakaran. Efeknya juga diperkuat oleh efek pendinginan salju, yang jika menguap, berubah menjadi gas CO2.
Aspek kimia.
Karbon dioksida digunakan dalam produksi aspirin, timbal putih, urea, perborat, dan karbonat murni kimia. Asam karbonat, terbentuk ketika CO 2 dilarutkan dalam air, merupakan reagen murah untuk menetralkan basa. Di pabrik pengecoran, karbon dioksida digunakan untuk menyembuhkan jamur pasir dengan mereaksikan CO2 dengan natrium silikat yang dicampur dengan pasir. Ini memungkinkan Anda mendapatkan coran dengan kualitas lebih tinggi. Batu bata tahan api yang digunakan untuk melapisi tungku peleburan baja, kaca dan aluminium menjadi lebih tahan lama setelah diolah dengan karbon dioksida. CO 2 juga digunakan dalam sistem pelunakan air perkotaan dengan menggunakan soda kapur.
Penciptaan peningkatan tekanan.
CO 2 digunakan untuk pengujian tekanan dan pengujian kebocoran berbagai wadah, serta untuk mengkalibrasi pengukur tekanan, katup, dan busi. Ini digunakan untuk mengisi wadah portabel untuk menggembungkan sabuk pengaman dan perahu karet. Campuran karbon dioksida dan dinitrogen oksida telah lama digunakan untuk memberi tekanan pada kaleng aerosol. CO 2 disuntikkan di bawah tekanan ke dalam wadah tertutup dengan eter (dalam perangkat untuk menghidupkan mesin dengan cepat), pelarut, cat, insektisida untuk penyemprotan selanjutnya dari zat-zat ini.
Penerapan dalam pengobatan.
CO 2 ditambahkan dalam jumlah kecil ke oksigen (untuk merangsang pernapasan) dan selama anestesi. Dalam konsentrasi tinggi digunakan untuk pembunuhan hewan secara manusiawi.
Sebelum membahas sifat kimia karbon dioksida, mari kita cari tahu beberapa ciri senyawa ini.
Informasi Umum
Ini adalah komponen terpenting dari air soda. Hal inilah yang memberikan kesegaran dan kualitas minuman yang berkilau. Senyawa ini merupakan oksida asam yang membentuk garam. karbon dioksida adalah 44 g/mol. Gas ini lebih berat dari udara sehingga terakumulasi di bagian bawah ruangan. Senyawa ini sulit larut dalam air.
Sifat kimia
Mari kita perhatikan secara singkat sifat kimia karbon dioksida. Ketika berinteraksi dengan air, asam karbonat lemah terbentuk. Segera setelah pembentukannya, ia berdisosiasi menjadi kation hidrogen dan anion karbonat atau bikarbonat. Senyawa yang dihasilkan bereaksi dengan logam aktif, oksida, dan juga dengan basa.
Apa sifat kimia dasar karbon dioksida? Persamaan reaksi menegaskan sifat asam senyawa ini. (4) mampu membentuk karbonat dengan oksida basa.
Properti fisik
Dalam kondisi normal, senyawa ini berbentuk gas. Ketika tekanan meningkat, ia dapat berubah menjadi cair. Gas ini tidak berwarna, tidak berbau, dan memiliki rasa sedikit asam. Karbon dioksida cair adalah asam yang tidak berwarna, transparan, dan sangat mobile, parameter eksternalnya mirip dengan eter atau alkohol.
Berat molekul relatif karbon dioksida adalah 44 g/mol. Jumlah ini hampir 1,5 kali lebih banyak dibandingkan udara.
Jika suhu turun hingga -78,5 derajat Celcius, terjadi pembentukan kekerasan yang serupa dengan kapur. Ketika zat ini menguap, gas karbon monoksida terbentuk (4).
Reaksi kualitatif
Ketika mempertimbangkan sifat kimia karbon dioksida, perlu diperhatikan reaksi kualitatifnya. Ketika bahan kimia ini berinteraksi dengan air kapur, terbentuk endapan kalsium karbonat yang keruh.
Cavendish mampu menemukan sifat fisik khas karbon monoksida (4), kelarutan dalam air, serta berat jenis yang tinggi.
Lavoisier melakukan penelitian di mana ia mencoba mengisolasi logam murni dari timbal oksida.
Sifat kimia karbon dioksida yang terungkap sebagai hasil penelitian tersebut menjadi konfirmasi sifat pereduksi senyawa ini. Lavoisier berhasil memperoleh logam dengan mengkalsinasi timbal oksida dengan karbon monoksida (4). Untuk memastikan bahwa zat kedua adalah karbon monoksida (4), ia melewatkan air kapur melalui gas tersebut.
Semua sifat kimia karbon dioksida menegaskan sifat asam senyawa ini. Senyawa ini ditemukan dalam jumlah yang cukup di atmosfer bumi. Dengan pertumbuhan sistematis senyawa ini di atmosfer bumi, perubahan iklim yang serius (pemanasan global) mungkin terjadi.
Karbon dioksidalah yang berperan penting dalam kehidupan alam, karena bahan kimia ini berperan aktif dalam metabolisme sel hidup. Senyawa kimia inilah yang merupakan hasil dari berbagai proses oksidatif yang berhubungan dengan respirasi organisme hidup.
Karbon dioksida yang terkandung di atmosfer bumi merupakan sumber karbon utama bagi tumbuhan hidup. Dalam proses fotosintesis (dalam cahaya), terjadi proses fotosintesis yang disertai dengan pembentukan glukosa dan pelepasan oksigen ke atmosfer.
Karbon dioksida tidak beracun dan tidak mendukung pernapasan. Dengan meningkatnya konsentrasi zat ini di atmosfer, seseorang mengalami sesak napas dan sakit kepala parah. Pada organisme hidup, karbon dioksida memiliki arti fisiologis yang penting; misalnya, diperlukan untuk pengaturan tonus pembuluh darah.
Fitur penerimaan
Pada skala industri, karbon dioksida dapat dipisahkan dari gas buang. Selain itu, CO2 merupakan produk sampingan dari dekomposisi dolomit dan batu kapur. Instalasi modern untuk produksi karbon dioksida melibatkan penggunaan larutan etanamina dalam air, yang menyerap gas yang terkandung dalam gas buang.
Di laboratorium, karbon dioksida dilepaskan melalui reaksi karbonat atau bikarbonat dengan asam.
Penerapan karbon dioksida
Oksida asam ini digunakan dalam industri sebagai bahan ragi atau pengawet. Pada kemasan produk, senyawa ini diberi label E290. Dalam bentuk cair, karbon dioksida digunakan dalam alat pemadam kebakaran untuk memadamkan api. Karbon monoksida (4) digunakan untuk memproduksi air berkarbonasi dan minuman limun.
(IV), karbon dioksida atau karbon dioksida. Ini juga disebut karbonat anhidrida. Ini adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau dengan rasa asam. Karbon dioksida lebih berat daripada udara dan sulit larut dalam air. Pada suhu di bawah -78 derajat Celcius, ia mengkristal dan menjadi seperti salju.
Zat ini berubah dari wujud gas menjadi padat, karena zat ini tidak dapat berada dalam wujud cair di bawah tekanan atmosfer. Kepadatan karbon dioksida dalam kondisi normal adalah 1,97 kg/m3 - 1,5 kali lebih tinggi. Karbon dioksida dalam bentuk padat disebut “es kering”. Ini menjadi keadaan cair yang dapat disimpan untuk waktu yang lama ketika tekanan meningkat. Mari kita lihat lebih dekat zat ini dan struktur kimianya.
Karbon dioksida, rumusnya adalah CO2, terdiri dari karbon dan oksigen, dan diperoleh dari pembakaran atau pembusukan zat organik. Karbon monoksida ditemukan di udara dan mata air mineral bawah tanah. Manusia dan hewan juga mengeluarkan karbon dioksida saat mereka menghembuskan napas. Tumbuhan tanpa cahaya melepaskannya dan menyerapnya secara intensif selama fotosintesis. Berkat proses metabolisme sel semua makhluk hidup, karbon monoksida menjadi salah satu komponen utama alam sekitar.
Gas ini tidak beracun, tetapi jika terakumulasi dalam konsentrasi tinggi, mati lemas (hiperkapnia) dapat dimulai, dan jika kekurangannya, kondisi sebaliknya berkembang - hipokapnia. Karbon dioksida mentransmisikan dan memantulkan inframerah. Hal inilah yang secara langsung berdampak pada pemanasan global. Hal ini disebabkan kandungannya di atmosfer yang terus meningkat sehingga menimbulkan efek rumah kaca.
Karbon dioksida dihasilkan secara industri dari asap atau gas tungku, atau melalui dekomposisi karbonat dolomit dan batu kapur. Campuran gas-gas ini dicuci secara menyeluruh dengan larutan khusus yang terdiri dari kalium karbonat. Selanjutnya berubah menjadi bikarbonat dan terurai saat dipanaskan, mengakibatkan pelepasan karbon dioksida. Karbon dioksida (H2CO3) terbentuk dari karbon dioksida yang dilarutkan dalam air, namun dalam kondisi modern juga diperoleh dengan metode lain yang lebih maju. Setelah karbon dioksida dimurnikan, karbon tersebut dikompresi, didinginkan dan dipompa ke dalam silinder.
Dalam industri, zat ini digunakan secara luas dan universal. Produsen makanan menggunakannya sebagai bahan ragi (misalnya untuk membuat adonan) atau sebagai pengawet (E290). Dengan bantuan karbon dioksida, berbagai minuman tonik dan soda diproduksi, yang sangat disukai tidak hanya oleh anak-anak, tetapi juga oleh orang dewasa. Karbon dioksida digunakan dalam produksi soda kue, bir, gula, dan anggur bersoda.
Karbon dioksida juga digunakan dalam produksi alat pemadam kebakaran yang efektif. Dengan bantuan karbon dioksida, media aktif dibuat, yang diperlukan pada suhu tinggi busur pengelasan, karbon dioksida terurai menjadi oksigen dan karbon monoksida. Oksigen berinteraksi dengan logam cair dan mengoksidasinya. Karbon dioksida dalam kaleng digunakan dalam senapan angin dan pistol.
Pemodel pesawat menggunakan zat ini sebagai bahan bakar untuk model mereka. Dengan bantuan karbon dioksida, Anda dapat meningkatkan hasil tanaman yang ditanam di rumah kaca secara signifikan. Ini juga banyak digunakan dalam industri di mana produk makanan diawetkan dengan lebih baik. Ini digunakan sebagai pendingin di lemari es, freezer, generator listrik dan pembangkit listrik termal lainnya.
Sifat fisik dan kimia karbon dioksida
DEFINISI
Karbon dioksida (karbon dioksida, karbonat anhidrida, karbon dioksida) adalah karbon monoksida (IV).
Rumusnya adalah \(\ \mathrm(CO)_(2) \). Massa molar – 44 g/mol.
Sifat kimia karbon dioksida
Karbon dioksida termasuk dalam kelas oksida asam, yaitu. Ketika berinteraksi dengan air, ia membentuk asam yang disebut asam karbonat. Asam karbonat secara kimia tidak stabil dan pada saat pembentukannya segera terurai menjadi komponen-komponennya, yaitu. Reaksi antara karbon dioksida dan air bersifat reversibel:
\(\ \mathrm(CO)_(2)+\mathrm(H)_(2) \mathrm(O) \panah kiri-kanan \mathrm(CO)_(2) \times \mathrm(H)_(2) \ mathrm(O)(\teks ( solusi )) \panah kiri-kanan \mathrm(H)_(2) \mathrm(CO)_(3) \).
Saat dipanaskan, karbon dioksida terurai menjadi karbon monoksida dan oksigen:
\(\ 2 \mathrm(CO)_(2)=2 \mathrm(CO)+\mathrm(O)_(2) \)
Seperti semua oksida asam, karbon dioksida dicirikan oleh reaksi interaksi dengan oksida basa (hanya dibentuk oleh logam aktif) dan basa:
\(\ \mathrm(CaO)+\mathrm(CO)_(2)=\mathrm(CaCO)_(3) \);
\(\ \mathrm(Al)_(2) \mathrm(O)_(3)+3 \mathrm(CO)_(2)=\mathrm(Al)_(2)\left(\mathrm(CO) _(3)\kanan)_(3)\);
\(\ \mathrm(CO)_(2)+\mathrm(NaOH)_((\teks ( encer )))=\mathrm(NaHCO)_(3) \);
\(\ \mathrm(CO)_(2)+2 \mathrm(NaOH)_((\mathrm(conc)))=\mathrm(Na)_(2) \mathrm(CO)_(3)+\ matematika(H)_(2) \mathrm(O) \).
Karbon dioksida tidak mendukung pembakaran; hanya logam aktif yang terbakar di dalamnya:
\(\ \mathrm(CO)_(2)+2 \mathrm(Mg)=\mathrm(C)+2 \mathrm(MgO)\left(\mathrm(t)^(\circ)\right) \) ;
\(\ \mathrm(CO)_(2)+2 \mathrm(Ca)=\mathrm(C)+2 \mathrm(CaO)\left(\mathrm(t)^(\circ)\right) \) .
Karbon dioksida bereaksi dengan zat sederhana seperti hidrogen dan karbon:
\(\ \mathrm(CO)_(2)+4 \mathrm(H)_(2)=\mathrm(CH)_(4)+2 \mathrm(H)_(2) \mathrm(O)\ kiri(\mathrm(t)^(\circ), \mathrm(kat)=\mathrm(Cu)_(2) \mathrm(O)\kanan) \);
\(\ \mathrm(CO)_(2)+\mathrm(C)=2 \mathrm(CO)\left(\mathrm(t)^(\circ)\right) \).
Ketika karbon dioksida bereaksi dengan peroksida logam aktif, karbonat terbentuk dan oksigen dilepaskan:
\(\ 2 \mathrm(CO)_(2)+2 \mathrm(Na)_(2) \mathrm(O)_(2)=2 \mathrm(Na)_(2) \mathrm(CO)_ (3)+\mathrm(O)_(2) \panah atas \).
Reaksi kualitatif terhadap karbon dioksida adalah reaksi interaksinya dengan air kapur (susu), yaitu. dengan kalsium hidroksida, di mana endapan putih terbentuk - kalsium karbonat:
\(\ \mathrm(CO)_(2)+\mathrm(Ca)(\mathrm(OH))_(2)=\mathrm(CaCO)_(3 \panah bawah)+\mathrm(H)_(2 ) \mathrm(O) \).
Sifat fisik karbon dioksida Karbon dioksida adalah zat gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Lebih berat dari udara. Stabil secara termal. Ketika dikompresi dan didinginkan, ia dengan mudah berubah menjadi cair dan padat. Karbon dioksida dalam bentuk agregat padat disebut “es kering” dan mudah menyublim pada suhu kamar. Karbon dioksida sulit larut dalam air dan sebagian bereaksi dengannya. Kepadatan – 1,977 g/l.
Produksi dan penggunaan karbon dioksida Ada metode industri dan laboratorium untuk memproduksi karbon dioksida. Jadi, dalam industri diperoleh dengan membakar batu kapur (1), dan di laboratorium dengan aksi asam kuat pada garam asam karbonat (2):
\(\ \mathrm(CaCO)_(3)=\mathrm(CaO)+\mathrm(CO)_(2)\left(\mathrm(t)^(\circ)\right)(1) \);
\(\ \mathrm(CaCO)_(3)+2 \mathrm(HCl)=\mathrm(CaCl)_(2)+\mathrm(CO)_(2) \uparrow+\mathrm(H)_(2) \matematika(O)(2)\).
Karbon dioksida digunakan dalam makanan (karbonasi limun), kimia (pengaturan suhu dalam produksi serat sintetis), metalurgi (perlindungan lingkungan, seperti pengendapan gas coklat) dan industri lainnya.
Contoh pemecahan masalah
Tugas Berapa volume karbon dioksida yang akan dilepaskan melalui aksi 200 g larutan asam nitrat 10% per 90 g kalsium karbonat yang mengandung 8% pengotor yang tidak larut dalam asam? Larutan Massa molar asam nitrat dan kalsium karbonat, dihitung menggunakan tabel unsur kimia D.I. Mendeleev - masing-masing 63 dan 100 g/mol. Mari kita tuliskan persamaan pelarutan batu kapur dalam asam nitrat:
\(\ \mathrm(CaCO)_(3)+2 \mathrm(HNO)_(3) \panah kanan \mathrm(Ca)\left(\mathrm(NO)_(3)\kanan)_(2)+ \mathrm(CO)_(2) \panah+\mathrm(H)_(2) \mathrm(O) \).
\(\ \omega\left(\mathrm(CaCO)_(3)\right)_(\mathrm(cl))=100 \%-\omega_(\text ( campuran ))=100 \%-8 \% =92\%=0,92\).
Maka massa kalsium karbonat murni adalah:
\(\ m\left(\mathrm(CaCO)_(3)\right)_(\mathrm(cl))=\mathrm(m)_(\text ( batu kapur )) \times \omega\left(\mathrm (CaCO)_(3)\kanan)_(\mathrm(cl)) / 100 \% \);
\(\ \mathrm(m)\left(\mathrm(CaCO)_(3)\right)_(\mathrm(cl))=90 \kali 92 / 100 \%=82,8 \mathrm(g) \ ).
Banyaknya zat kalsium karbonat sama dengan:
\(\n\kiri(C a C O_(3)\kanan)=m\kiri(C a C O_(3)\kanan)_(C l) / M\kiri(C a C O_(3)\ Kanan) \);
\(\n\kiri(\mathrm(CaCO)_(3)\kanan)=82,8 / 100=0,83 \mathrm(mol)\)
Massa asam nitrat dalam larutan akan sama dengan:
\(\ \mathrm(m)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right)=\mathrm(m)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right)_(\text ( solusi )) \kali \omega\kiri(\mathrm(HNO)_(3)\kanan) / 100 \% \);
\(\ \mathrm(m)\left(\mathrm(HNO)_(3)\kanan)=200 \kali 10 / 100 \%=20 \mathrm(g) \)
Jumlah kalsium asam nitrat sama dengan:
\(\ \mathrm(n)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right)=\mathrm(m)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right) / \mathrm(M) \kiri(\mathrm(HNO)_(3)\kanan) \)
\(\n\kiri(H N O_(3)\kanan)=20 / 63=0,32 \) mol
Dengan membandingkan jumlah zat yang bereaksi, kami menentukan bahwa persediaan asam nitrat terbatas, oleh karena itu, perhitungan lebih lanjut dilakukan dengan menggunakan asam nitrat. Berdasarkan persamaan reaksi \(\n(H N O 3) : n(CO 2)=2: 1\), maka n(CO2) = 1/2×n(HNO3) = 0,16 mol. Maka volume karbon dioksida akan sama dengan:
V(CO2) = n(CO2)×Vm ;
V(CO2) = 0,16×22,4 = 3,58 gram.
Jawaban Volume karbon dioksida adalah 3,58 g.
Tugas Temukan volume karbon dioksida seberat 35 g.
Larutan Massa suatu zat dan volumenya berhubungan satu sama lain melalui jumlah zat. Mari kita tuliskan rumus menghitung jumlah suatu zat menggunakan massa dan volumenya:
\(\ \mathrm(n)=\mathrm(m) / \mathrm(M) \);
\(\ \mathrm(n)=\mathrm(V) / \mathrm(V)_(\mathrm(m)) \).
Samakan persamaan yang tertulis di sebelah kanan dan nyatakan volumenya:
\(\ \mathrm(m) / \mathrm(M)=\mathrm(V) / \mathrm(V)_(\mathrm(m)) \);
\(\ \mathrm(V)=\mathrm(m) \times \mathrm(V)_(\mathrm(m)) / \mathrm(M) \).
Mari kita hitung volume karbon dioksida menggunakan rumus yang diturunkan. Massa molar karbon dioksida, dihitung menggunakan tabel unsur kimia oleh D.I. Mendeleev – 44 gram/mol.
\(\V\kiri(C O_(2)\kanan)=35 \kali 22,4 / 44=17,82 \) l.
Jawaban Volume karbon dioksida adalah 17,82 liter.
Proses yang paling umum dalam pembentukan senyawa ini adalah pembusukan sisa-sisa hewan dan tumbuhan, pembakaran berbagai jenis bahan bakar, dan respirasi hewan dan tumbuhan. Misalnya, satu orang mengeluarkan sekitar satu kilogram karbon dioksida ke atmosfer setiap hari. Karbon monoksida dan dioksida juga dapat terbentuk di alam mati. Karbon dioksida dilepaskan selama aktivitas gunung berapi dan juga dapat dihasilkan dari sumber air mineral. Karbon dioksida ditemukan dalam jumlah kecil di atmosfer bumi.
Keunikan struktur kimia senyawa ini memungkinkannya untuk berpartisipasi dalam banyak reaksi kimia, yang didasarkan pada karbon dioksida.
Rumus
Dalam senyawa zat ini, atom karbon tetravalen membentuk ikatan linier dengan dua molekul oksigen. Penampakan molekul tersebut dapat direpresentasikan sebagai berikut:
Teori hibridisasi menjelaskan struktur molekul karbon dioksida sebagai berikut: dua ikatan sigma yang ada terbentuk antara orbital sp atom karbon dan dua orbital 2p oksigen; Orbital p karbon, yang tidak ikut serta dalam hibridisasi, terikat dalam hubungannya dengan orbital oksigen yang serupa. Dalam reaksi kimia, karbon dioksida ditulis sebagai: CO 2.
Properti fisik
Dalam kondisi normal, karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Karbon dioksida lebih berat daripada udara, itulah sebabnya karbon dioksida dapat berperilaku seperti cairan. Misalnya bisa dituang dari satu wadah ke wadah lainnya. Zat ini sedikit larut dalam air - sekitar 0,88 liter CO 2 dilarutkan dalam satu liter air pada suhu 20 ⁰C. Sedikit penurunan suhu secara radikal mengubah situasi - 1,7 liter CO 2 dapat larut dalam satu liter air pada suhu 17⁰C. Dengan pendinginan yang kuat, zat ini mengendap dalam bentuk serpihan salju - yang disebut “es kering” terbentuk. Nama ini berasal dari fakta bahwa pada tekanan normal suatu zat, melewati fase cair, segera berubah menjadi gas. Karbon dioksida cair terbentuk pada tekanan sedikit di atas 0,6 MPa dan pada suhu kamar.
Sifat kimia
Ketika berinteraksi dengan zat pengoksidasi kuat, 4-karbon dioksida menunjukkan sifat pengoksidasi. Reaksi khas dari interaksi ini adalah:
C + CO 2 = 2CO.
Jadi, dengan bantuan batu bara, karbon dioksida direduksi menjadi modifikasi divalennya - karbon monoksida.
Dalam kondisi normal, karbon dioksida bersifat inert. Namun beberapa logam aktif dapat terbakar di dalamnya, menghilangkan oksigen dari senyawanya dan melepaskan gas karbon. Reaksi yang khas adalah pembakaran magnesium:
2Mg + CO 2 = 2MgO + C.
Selama reaksi, magnesium oksida dan karbon bebas terbentuk.
Dalam senyawa kimia, CO 2 sering kali menunjukkan sifat oksida asam yang khas. Misalnya, ia bereaksi dengan basa dan oksida basa. Hasil reaksinya adalah garam asam karbonat.
Misalnya, reaksi senyawa natrium oksida dengan karbon dioksida dapat direpresentasikan sebagai berikut:
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3;
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O;
NaOH + CO2 = NaHCO3.
Larutan asam karbonat dan CO2
Karbon dioksida dalam air membentuk larutan dengan tingkat disosiasi yang kecil. Larutan karbon dioksida ini disebut asam karbonat. Tidak berwarna, ringan dan memiliki rasa asam.
Merekam reaksi kimia:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.
Kesetimbangan bergeser cukup kuat ke kiri - hanya sekitar 1% karbon dioksida awal yang diubah menjadi asam karbonat. Semakin tinggi suhu, semakin sedikit molekul asam karbonat dalam larutan. Ketika senyawa tersebut mendidih, ia hilang sama sekali, dan larutannya terurai menjadi karbon dioksida dan air. Rumus struktur asam karbonat disajikan di bawah ini.
Sifat asam karbonat
Asam karbonat sangat lemah. Dalam larutan, ia terurai menjadi ion hidrogen H+ dan senyawa HCO 3 -. CO 3 - ion terbentuk dalam jumlah yang sangat kecil.
Asam karbonat bersifat dibasa, sehingga garam yang dibentuknya bisa bersifat sedang dan asam. Dalam tradisi kimia Rusia, garam sedang disebut karbonat, dan garam kuat disebut bikarbonat.
Reaksi kualitatif
Salah satu cara yang mungkin untuk mendeteksi gas karbon dioksida adalah dengan mengubah kejernihan mortar kapur.
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Pengalaman ini diketahui dari pelajaran kimia sekolah. Pada awal reaksi, terbentuk sejumlah kecil endapan putih, yang kemudian menghilang ketika karbon dioksida dilewatkan melalui air. Perubahan transparansi terjadi karena selama proses interaksi, senyawa yang tidak larut - kalsium karbonat - diubah menjadi zat larut - kalsium bikarbonat. Reaksi berlangsung sepanjang jalur ini:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.
Produksi karbon dioksida
Jika Anda perlu mendapatkan sedikit CO2, Anda dapat memulai reaksi asam klorida dengan kalsium karbonat (marmer). Notasi kimia untuk interaksi ini terlihat seperti ini:
CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.
Juga untuk tujuan ini, reaksi pembakaran zat yang mengandung karbon, misalnya asetilena, digunakan:
CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 -.
Peralatan Kipp digunakan untuk mengumpulkan dan menyimpan zat gas yang dihasilkan.
Untuk kebutuhan industri dan pertanian, skala produksi karbon dioksida harus besar. Metode yang populer untuk reaksi skala besar ini adalah dengan membakar batu kapur, yang menghasilkan karbon dioksida. Rumus reaksi diberikan di bawah ini:
CaCO3 = CaO + CO2.
Penerapan karbon dioksida
Industri makanan, setelah produksi “es kering” dalam skala besar, beralih ke metode penyimpanan makanan yang secara fundamental baru. Hal ini sangat diperlukan dalam produksi minuman berkarbonasi dan air mineral. Kandungan CO 2 dalam minuman memberikan kesegaran dan meningkatkan umur simpan secara signifikan. Dan karbidisasi air mineral memungkinkan Anda menghindari rasa apak dan rasa tidak enak.
Dalam memasak, metode memadamkan asam sitrat dengan cuka sering digunakan. Karbon dioksida yang dilepaskan selama proses ini membuat produk kembang gula menjadi lembut dan ringan.
Senyawa ini sering digunakan sebagai bahan tambahan pangan untuk meningkatkan umur simpan produk pangan. Menurut standar internasional untuk klasifikasi bahan kimia tambahan dalam produk, mereka diberi kode E 290,
Karbon dioksida bubuk adalah salah satu zat paling populer yang termasuk dalam campuran pemadam kebakaran. Zat ini juga terdapat pada busa pemadam api.
Cara terbaik untuk mengangkut dan menyimpan karbon dioksida dalam silinder logam. Pada suhu di atas 31⁰C, tekanan di dalam silinder dapat mencapai kritis dan CO 2 cair akan masuk ke keadaan superkritis dengan kenaikan tajam tekanan operasi hingga 7,35 MPa. Silinder logam dapat menahan tekanan internal hingga 22 MPa, sehingga kisaran tekanan pada suhu di atas tiga puluh derajat dianggap aman.
