Dioxidul de carbon este adesea folosit ca mediu de protecție pentru sudarea GMAW a oțelurilor carbon. Dacă acest gaz este utilizat pentru alte metale, poate provoca oxidarea sudurilor și poate înrăutăți proprietățile metalurgice ale metalului. Cu oțelurile carbon, dioxidul de carbon interacționează invers. El se ataseaza caracteristici benefice sudează și nu contribuie la deformarea acestuia.

Care este puterea dioxidului de carbon pentru sudare?

Folosind dioxid de carbon pur ca mediu de ecranare, nu trebuie să contați pe o sudură incredibil de frumoasă, dar în combinație cu alte gaze, de exemplu, cu argon, puteți conta pe îmbunătățirea stabilității arcului de sudare, obținând un flux optim de metal în bazin de sudură și creșterea rezistenței sudurilor.

Pentru a înțelege de ce dioxidul de carbon este atât de important pentru sudare, merită mai întâi să răspundeți la alte întrebări:

• Cum este posibilă sudarea cu acest gaz dacă favorizează oxidarea?
• Ce îl face atât de special?

9 fapte și beneficii ale dioxidului de carbon

Iată câteva dintre principalele motive pentru care dioxidul de carbon este utilizat ca gaz de protecție pentru sudarea cu arc a oțelurilor carbon. 9 fapte

penetrare îmbunătățită

Ca gaz de protecție, dioxidul de carbon asigură o penetrare mai bună și o penetrare mai profundă. Astfel, prezența în amestecul de ecranare dioxid de carbon se îmbunătățește proprietăți fizico-chimice metal sudat în zona peretelui lateral și a rădăcinii sudurii.

Minimizarea costurilor

Unul dintre cele mai mari avantaje, care crește foarte mult valoarea dioxidului de carbon pentru sudare printre alte gaze de protecție, este costul său scăzut. Folosind dioxid de carbon în loc de oxigen, oxidarea metalului de sudură poate fi evitată. Fiind mai greu decât oxigenul, CO2 oferă cea mai buna performanta ecranare. Dar există o remarcă. Dioxidul de carbon pur pentru sudare este mai ieftin decât argonul și heliul, dar în comparație cu acestea, atunci când îl utilizați, calitatea sudurilor devine mai proastă, pot exista stropi de sudură. Prin urmare, cel mai adesea este utilizat în combinație cu alte gaze, permițând astfel creșterea productivității lucrărilor de sudare și reducerea costului acestora.

Eficient în combinație cu alte gaze

După cum am spus, dioxidul de carbon pur la sudare nu dă prea mult rezultate ridicate pentru majoritatea metalelor. Dar dacă este amestecat cu alte gaze, se poate obține o îmbunătățire semnificativă a proprietăților de calitate a sudurii și a parametrilor arcului de sudare. De exemplu, în combinație cu gaze inerte (același argon, raportul de 75% Ar + 25% CO 2 sau 82% Ar + 18% CO 2 (conform standardului)), problema stropirii și instabilitatea arcului este eliminată .

Dacă se folosește un amestec de dioxid de carbon (până la 20%), oxigen (până la 5%) și argon în timpul sudării oțelurilor carbon și aliate cu un electrod consumabil, atunci porozitatea cusăturii poate fi prevenită, proprietățile arcul de sudură poate fi optimizat, iar formarea cusăturilor poate fi îmbunătățită. Amestecuri care conțin aceste componente sunt asociate ca universale. Folosind ele, puteți efectua suduri cu regimuri diferite: pulsat și ciclic cu un arc scurt, jet, cu picătură mare și transfer de metal rotativ. Astfel de amestecuri ajută la sudarea oțelurilor carbon și slab aliate de diferite grosimi.

Dioxidul de carbon poate fi în amestecuri ternare (Ar + CO 2 + O 2) sau numai în combinație cu oxigen pur (se adaugă de la 2 - 5% până la 20%). LA ultimul caz amestecul dublu ajută la reducerea pierderilor de metal în timpul pulverizării cu 30-40%, deoarece transferul de metal al electrodului devine mici picături datorită tensiune de suprafata.

Trebuie remarcat faptul că binar amestecuri de gaze(Ar + CO 2 ) sunt utilizate atât în ​​tehnica de transfer de metal convențional, cât și în jet de puls pentru cele mai cunoscute clase de oțel carbon, oțel inoxidabil.

Prevenirea subdecuvirii sudurii

După cum știți, dioxidul de carbon este un gaz mai dens, reduce vibrațiile sonore în timpul sudării. Astfel, utilizarea dioxidului de carbon poate preveni defecte grave de sudare, care includ subcutarea sudurii.

Siguranță

Dioxidul de carbon este un gaz netoxic și neexploziv. Dacă nu te conformezi reguli elementare siguranță, depășirea concentrației admisibile de CO 2 mai mult de 92 g/m 3 (5%) în spații închise, recipientele provoacă deficiență de oxigen, sufocare.

O bună ventilație la locul de muncă este pas important pentru a vă face munca mai sigură.

Protecție împotriva ruginii

Dioxidul de carbon ca mediu de protecție la sudare este cel mai puțin sensibil la posibila rugină pe margini (în limite rezonabile, bineînțeles) și previne apariția lui în sudură. Pe de o parte, utilizarea CO 2 protejează metalul topit și arcul de sudare de influență atmosfera ambientala, pe de altă parte, acest gaz se descompune la o temperatură ridicată a arcului în monoxid de carbon și oxigen, prezentând un efect oxidant asupra metalului topit. Pentru a lega oxigenul și a-l elimina din bazinul de sudură, este importantă o cantitate crescută de dezoxidanți, cum ar fi siliciul și manganul. Conținutul normal de umiditate dioxid de carbon, atunci când este combinat corespunzător cu alte gaze, ajută la prevenirea defectelor de sudură, cum ar fi porozitatea, lipsa de fuziune și lipsa de fuziune a metalului sudat.

Simplitate și versatilitate

• Abilitatea de a lucra în diferite poziții spațiale în moduri de sudare automată și semi-automată.
• Nu este nevoie de dispozitive pentru alimentarea și retragerea fluxului.

Utilizarea CO 2 este cea mai eficientă la sudarea tablelor subțiri de oțel carbon. Acest gaz este adesea folosit în repararea caroseriei mașini, camioane. Aici, avantajele de a avea un mediu de protecție cu CO 2 ies la iveală deosebit de clar.

Îmbunătățirea rezistenței sudurii

În procesul de sudare, compoziția corespunzătoare a gazelor și consumabilele adecvate sunt instrumentele și factorii primari care influențează obținerea tenacității necesare a metalului în sudare. Dioxidul de carbon în combinație cu alte gaze mărește duritatea îmbinării sudate.

Reducerea tensiunii superficiale

Tensiunea superficială este o altă problemă pentru oțelurile carbon. Din această cauză, pătrunderea topiturii este mai rău pentru ei. Metalul de sudură în stare topită capătă o tensiune superficială ridicată, care nu poate fi redusă atunci când se utilizează gaze inerte precum heliul, argonul etc. În acest caz, dioxidul de carbon este singurul gaz de protecție capabil să reducă intensitatea tensiunii superficiale, oferind o mai bună penetrare. Astfel, avantajele descrise mai sus fac din dioxidul de carbon pentru sudarea oțelurilor carbon un instrument foarte important pentru o sudură bună, mai ales dacă vorbim despre electrozi cu pulbere.

Învechit - apă efervescentă, colocvial - sifon.

Aceasta este o băutură răcoritoare făcută din apă obișnuită aromată sau minerală saturată cu dioxid de carbon.

feluri. În funcție de nivelul de saturație cu dioxid de carbon, există trei tipuri de apă carbogazoasă:

Puțin carbonatat, la un nivel de saturație în dioxid de carbon de 0,2-0,3%,

Carbogazoase medii - 0,3-0,4%,

Foarte carbonatată - peste 0,4%.

Productie. Gazeificarea se realizează în două moduri.

1. Mecanic - saturarea lichidului cu dioxid de carbon, ape minerale și de fructe, ape spumante sau spumante și vinuri. Băuturile sunt carbogazoase în dispozitive speciale - saturatoare, sifoane, acratofore, rezervoare metalice sub presiune, înaintea cărora se răcesc și scot aerul din apă. Băuturile se saturează până la 5-10 g/l. În timpul saturației apei cu dioxid de carbon, dezinfecția nu are loc.

2. Chimic - băutura este carbogazoasă cu dioxid de carbon în timpul fermentației: șampanie acratoforică și îmbuteliată, bere, cidru, vinuri spumante, kvas de pâine, sau atunci când se bea sifon și acid interacționează - apă seltzer (aka sifon).

Gaze alternative la dioxidul de carbon. Apa carbogazoasă este produsă și vândută, este saturată fie cu oxigen, fie cu un amestec de protoxid de azot și dioxid de carbon.

Poveste. Carbonate apa naturala cunoscut din cele mai vechi timpuri. A fost folosit în scopuri medicinale. Hipocrate a dedicat un întreg capitol al lucrării sale acestei ape și a ordonat bolnavilor nu numai să o bea, ci și să se scalde în ea. Din secolul al XVIII-lea apă minerală din surse sunt îmbuteliate și transportate în întreaga lume. Dar era scumpă și s-a epuizat rapid.

Chimistul englez Joseph Priestley a fost primul care a creat apă carbogazoasă în 1767.

În 1770, suedezul Tobern Bergman a proiectat un aparat capabil să sature apa cu bule de dioxid de carbon sub presiune folosind o pompă și l-a numit saturat (saturo - saturat).

Producția industrială de apă carbogazoasă a fost începută pentru prima dată de Jacob Schwepp. În 1783, a îmbunătățit saturatorul și a construit o fabrică pentru producerea apei spumoase.

Proprietățile dioxidului de carbon din apa carbogazoasă.

Dioxidul de carbon este foarte solubil în apă, la fel ca și alte gaze care intră în apă cu apa. interacțiune chimică: dioxid de sulf, hidrogen sulfurat, amoniac și altele. Alte gaze sunt mai puțin solubile în apă. Dioxidul de carbon servește ca conservant și este indicat pe ambalaj cu codul E290.

Impact asupra sănătății. În turnătorii, conform Regulilor Intersectoriale de Protecție a Muncii în Turnătorie, ar trebui prevăzute dispozitive care să asigure lucrătorilor apă carbogazoasă sărată, care include clorură de sodiu 0,5% în rată de 4-5 litri de persoană pe tură.

Prea multă apă cu zahăr crește probabilitatea obezității, precum și a diabetului. Multe țări din întreaga lume au introdus o interdicție privind vânzarea băuturilor carbogazoase pe terenurile școlii.

Uau! .. Aici, da! .. Fii sănătos! ..

Carbonul este un element incredibil. Aranjați atomii de carbon într-o singură direcție și devin moi, mai flexibili decât grafitul.

Resetați locația și bine! Atomii formează un diamant, unul dintre cele mai dure materiale din lume.

Carbonul este, de asemenea, un ingredient cheie pentru o mare parte a vieții de pe Pământ; pigmentul care a realizat primele desene; și baza pentru minunile tehnologice precum grafenul, care este un material mai rezistent decât oțelul și mai flexibil decât cauciucul. [Cm. Tabelul periodic al elementelor].

Carbonul apare în mod natural ca carbon-12, care reprezintă aproape 99% din carbonul din univers; carbon-13, care este de aproximativ 1%, și carbon-14, care este o cantitate neglijabilă de carbon total, iar acest lucru este foarte important în datarea obiectelor organice.

Carbonul este unic în proprietățile sale, deoarece formează un număr de componente mai mare decât adaosul total al tuturor celorlalte elemente atunci când este combinat unul cu celălalt.

Proprietățile fizice și chimice ale carbonului depind de structura cristalină a elementului.

• Numărul atomic (numărul de protoni din nucleu): 6
• simbol atomic(pe tabelul periodic elemente): cu
• Masă atomică (greutate medie atom): 12,0107
• Densitate: 2,2670 grame pe centimetru cub
• Fazele la temperatura camerei: Solid
• Punct de topire: 6,422 grade Fahrenheit (3,550 grade C)
• Punct de fierbere: 6.872 F (3.800 s) (sublimare)
• Număr de izotopi: 15 total; Două izotopi stabili, în care se află atomii unui element cu sumă diferită neutroni.
• Cei mai des întâlniți izotopi: carbon-12 (6 protoni, 6 neutroni și 6 electroni) și carbon-13 (6 protoni, 7 neutroni și 6 electroni)
• Raza Vanderwaals 0,091 nm
• Raza ionică 0,26 nm (-4); 0,015 nm (+4)
• Izotopi 3
• Carcase electronice [He] cu 2S 2 2P 2
• Prima energie de ionizare 1086,1 kJ.mol -1
• A doua energie de ionizare 2351,9 kJ.mol -1
• A treia energie de ionizare 4618,8 kJ.mol -1

Carbon: de la stele la viață

Fiind al șaselea element cel mai abundent din univers, carbonul se formează în interiorul stelelor într-o reacție numită proces alfa triplu, potrivit Centrului pentru Astrofizică.

În vechile stele care ardeau cel mai din hidrogenul său, heliul rămas este conservat. Fiecare nucleu de heliu are doi protoni și doi neutroni. La foarte temperaturi mari- peste 100.000.000 Kelv. (179.999.540.6 F) - Nucleele de heliu încep să fuzioneze, mai întâi ca perechi în nuclee instabile de beriliu cu 4 protoni și, în cele din urmă, pe măsură ce apar un număr suficient de nuclee de beriliu, în beriliu și heliu. Rezultat final: atomi cu șase protoni și șase neutroni - carbon.

Carbonul este un modelator. Se poate lega de sine pentru a forma lanțuri elastice lungi numite polimeri. De asemenea, se poate lega de alți patru atomi datorită aranjamentului său de electroni. Atomii sunt aranjați ca un nucleu înconjurat de un nor de electroni, electronii care se deplasează la diferite distanțe de nucleu. Potrivit Universității din California Davis, chimiștii înțeleg aceste distanțe ca învelișuri și determină proprietățile atomilor în funcție de ceea ce se află în fiecare înveliș.

Carbonul are două învelișuri de electroni, primul dintre care conține doi electroni, iar al doilea conține patru dintre cele opt spații posibile. Când atomii sunt legați, ei împărtășesc electroni în lor înveliș exterior. Carbonul are patru spații goale în învelișul său exterior, ceea ce îi permite să se lege cu alți patru atomi. (De asemenea, se poate lega stabil de mai puțini atomi formând legături duble și triple).

Cu alte cuvinte, carbonul are opțiuni. Și le folosește: au fost descoperiți aproximativ 10 milioane de compuși ai carbonului, iar oamenii de știință cred că carbonul este piatra de temelie pentru 95% dintre compușii cunoscuți. Abilitatea incredibilă legarea carbonului cu multe alte elemente este principalul motiv pentru care este esențială pentru aproape toată viața.

Carbonul în organisme

Descoperirea carbonului este istorie. Elementul era cunoscut oameni preistorici sub formă de cărbune. Conform Asociația Mondială cărbunele, carbonul deoarece cărbunele este încă principala sursă de combustibil a lumii, furnizând aproximativ 30% din energia mondială. Cărbunele este, de asemenea, un ingredient cheie în fabricarea oțelului, iar grafitul, o altă formă de carbon, este un lubrifiant industrial obișnuit.

Carbon-14 este izotop radioactiv carbonul folosit de arheologi pentru organismele și rămășițele moderne. Carbon-14 apare în mod natural în atmosferă. Potrivit Universității de Stat din Colorado, plantele îl primesc prin respirație, în care transformă zaharurile obținute în timpul fotosintezei în energie pe care o folosesc pentru a crește și a susține alte procese. Organismele vii încorporează carbonul 14 în corpurile lor mâncând plante sau alte animale care mănâncă plante. Potrivit Universității din Arizona, carbonul-14 are un timp de înjumătățire de 5.730 de ani, ceea ce înseamnă că, după acel timp, jumătate din carbonul-14 din probă s-a degradat.

Deoarece organismele nu mai iau carbon-14 după moarte, oamenii de știință pot folosi timpul de înjumătățire al carbonului-14 ca un fel de ceas pentru a măsura cât timp a trecut de la moartea unui organism. Această metodă funcționează pe organisme odată vii, inclusiv obiecte din lemn sau alt material vegetal.

Carbonul își trage numele de la cuvântul latin carbo, care înseamnă cărbune.

• Diamantele și grafitul sunt printre cele mai dure și mai moi materiale naturale cunoscute, respectiv. Singura diferență dintre ele este structura lor cristalină.
• Conform Enciclopediei Pământului, carbonul reprezintă 0,032% din litosfera Pământului (crusta și mantaua exterioară). O estimare aproximativă a greutății litosferei de către geologul de la Universitatea La Salla, David Smith, este de 300.000.000.000.000.000.000.000 (sau 3*10^23) de lire sterline, ceea ce face ca greutatea aproximativă a carbonului din litosferă să fie de 10.560.000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000.
• Dioxidul de carbon (un atom de carbon plus doi atomi de oxigen) este de aproximativ 0,04 la sută atmosfera pământului, conform Administratia Nationala Cercetarea oceanică și atmosferică (NOAA) - o creștere față de vremurile preindustriale din cauza arderii combustibililor fosili.
• Monoxidul de carbon (un atom de carbon plus un atom de oxigen) este mirosul gazului produs atunci când sunt arse combustibili fosili. Monoxidul de carbon ucide prin legarea de hemoglobină, compus care conține oxigenîn sânge. Dioxidul de carbon se leagă de hemoglobină de 210 de ori mai puternic decât oxigenul, se leagă de hemoglobină, înlocuind eficient oxigenul.
• Diamantul, cea mai strălucitoare versiune a carbonului, se formează sub presiune mare adânc în Scoarta terestra. Cel mai diamant mare din Piatra pretioasa care a fost găsit vreodată a fost diamantul Cullinan, care a fost descoperit în 1905. Diamantul brut avea 3.106,75 carate. Cel mai Piatra mare, tăiată dintr-un diamant de 530,2 carate, este una dintre bijuteriile regale ale Regatului Unit și este cunoscută ca Mare Steaua Africa.
• Potrivit unui studiu din 2009 din revista Archaeological Science, tatuajele lui Ötzi Omul de Gheață, cadavre vechi de 5.300 de ani găsite în Alpi, au fost făcute din carbon. Au fost făcute mici incizii în piele și a fost frecat cu cărbune, posibil ca parte a unui tratament de acupunctură.

Noi molecule de carbon

Moleculele de carbon sunt un element studiat de mult timp, dar asta nu înseamnă că nu mai poate fi găsit. De fapt, același element pe care strămoșii noștri preistorici l-au ars ca cărbunele ar putea deține cheia următoarei generații de materiale tehnologice.

În 1985, Rick Smalley și Robert Curl de la Universitatea Rice din Texas și colegii lor au descoperit formă nouă carbon. Prin vaporizarea grafitului cu lasere, oamenii de știință au creat o nouă moleculă misterioasă din carbon pur, potrivit Societății Americane de Chimie. Această moleculă s-a dovedit a fi o sferă de minge, formată din 60 de atomi de carbon. Noua moleculă de carbon este acum mai cunoscută ca „buckyball”. Cercetătorii care au descoperit-o au câștigat Premiul Nobel la chimie în 1996. S-a descoperit că Buckyballs inhibă răspândirea HIV, potrivit unui studiu publicat în 2009 în Journal of Chemical Information and Modeling; cercetătorii medicali lucrează pentru a atașa medicamente, molecule la molecule, la buckyballs pentru a livra medicamente direct la locurile de infecție sau tumoră din organism; aceasta include cercetarea Universității Columbia.

De atunci, alte noi molecule pure carbon - fulerene, inclusiv nanotuburi eliptice și de carbon cu proprietăți conducătoare uimitoare. Chimia carbonului este încă suficient de fierbinte. Cercetătorii din Japonia și SUA descoperă cum să legă atomii de carbon împreună folosind atomi de paladiu pentru a face noi molecule complexe de carbon.

Grafen

vorbind limbaj simplu, grafenul, este un strat subțire de carbon pur; este un singur strat dens de atomi de carbon care sunt ținute împreună într-o rețea hexagonală hexagonală. În condiții mai complexe, este un alotrop al carbonului în structura unui plan de atomi SP2 cu o lungime a legăturii de 0,142 nm în moleculă. Straturile de grafen stivuite unul peste altul formează grafit, cu o distanță interplanară de 0,335 nm.

Aceasta este cea mai subțire conexiune cunoscută omului, gros de un atom, se cunoaște cel mai ușor material (aproximativ 0,77 miligrame pe metru pătrat), cel mai puternic compus găsit (de 100 până la 300 de ori mai puternic decât oțelul și cu o rezistență la rigiditate de 150.000.000 ps), cel mai bun conductor de căldură, la temperatura camerei (în (4,84±0,44) × 10^3 k (5,30±0,48) × 10^3 W m-1 K s−1). Alte proprietăți cunoscute grafenul nivelurile sale unice de absorbție a luminii în πα ≈ 2,3% lumină albăși potenţiala sa potrivire pentru utilizare în transportul spin.

Având în vedere asta, s-ar putea să fii surprins să știi că carbonul este al doilea cel mai abundent material din corpul uman și al patrulea cel mai abundent element din univers (ca masă), după hidrogen, heliu și oxigen. Acest lucru face carbon baza chimica pentru fiecare formă de viață cunoscută de pe pământ, astfel că grafenul ar putea fi foarte bine o soluție ecologică și durabilă pentru un număr aproape nelimitat de aplicații. De la descoperirea (sau, mai precis, producția mecanică) grafenului, progrese în diverse discipline științifice a explodat, cu progrese uriașe, în special în electronică și biotehnologie.

Un nanotub de carbon (CNT) este o structură minusculă, asemănătoare unui pai, alcătuită din atomi de carbon. Aceste tuburi sunt extrem de utile în o gamă largă tehnologii electronice, magnetice și mecanice. Diametrele acestor tuburi sunt atât de mici încât sunt măsurate în nanometri. Un nanometru este o miliardime dintr-un metru, de aproximativ 10.000 de ori mai mic decât un păr uman.

Nanotuburile de carbon sunt de cel puțin 100 de ori mai rezistente decât oțelul, dar doar cu o șesime din greutate, astfel încât pot adăuga rezistență aproape oricărui material. Ele sunt, de asemenea, mai bune decât cuprul la conducerea electricității și a căldurii.

Nanotehnologia este folosită pentru a transforma apa de mare în apă potabilă. Într-un nou studiu, oamenii de știință de la Laboratorul Național Lawrence Livermore (LLNL) au dezvoltat un proces cu nanotuburi de carbon care poate îndepărta sarea din apa de mare mult mai eficiente decât tehnologiile tradiţionale.

În studiul nanotuburilor, oamenii de știință au imitat calea membrane biologice: în esență o matrice cu pori în interiorul membranei. Au folosit în special nanotuburi mici – de peste 50.000 de ori mai subțiri decât un păr uman. Aceste nanotuburi minuscule asigură un debit foarte mare de apă, dar atât de înguste încât doar o moleculă de apă poate trece prin tub. Și cel mai important, ionii de sare sunt prea mari pentru a intra în tub.

Cercetătorii cred că noua descoperire are consecințe importante pentru următoarea generație atât a proceselor de tratare a apei, cât și a tehnologiilor cu membrane cu debit mare.

Indiferent dacă mergem, alergăm, gândim și chiar visăm - absolut energia este necesară pentru orice acțiune și proces. Când ne culcăm, corpul continuă să cheltuiască energie. Nici în somn, consumul de energie nu se oprește nicio secundă: inima bate, mușchii respiratori se contractă, sistemul excretor funcționează și impulsurile trec prin nervi. Acest schimb continuu de materie și energie este una dintre principalele diferențe dintre organismele vii și natura neînsuflețită.

Cel mai cale eficientă obținerea caloriilor prețuite - procese oxidative cu participarea oxigenului. Procesul de respirație are loc pentru a asigura organismului o oxidare nesfârșită a substanțelor organice conținute în acesta. Respirația înseamnă de obicei inhalare și expirare continuă. care fac plămâni. Cu toate acestea, aceasta este respirația externă, prima etapă a celui mai complex proces.

Odată ajuns în sânge, oxigenul din proteina hemoglobinei trece sistem circulatorși livrat la fiecare celulă din corp. Acolo unde capilarele nu se pot apropia direct de celulă, lichidul intercelular joacă rolul de intermediar. Numai în celulă, și anume în partea sa numită mitocondrie, au loc procese de oxidare, în urma cărora este eliberată energia de care avem nevoie.

De unde provine materialul pentru oxidare? Alimentele – grăsimile, proteinele și carbohidrații – sunt combustibilul care arde încet, dar sigur în „cuptorul” de oxigen al corpului nostru.

Ca în orice producție, aici nu există deșeuri. Produsele reziduale ale respirației sunt dioxidul de carbon și apa. care părăsesc corpul căi diferite: dioxidul de carbon ia aceeași cale ca și oxigenul, dar în ordine inversă (celulă – sânge – plămâni), apa este îndepărtată prin plămâni (cu vapori de apă), rinichi (cu urină), piele (cu transpirație) și intestine.

Ce forțe din plămâni fac ca oxigenul să intre în sânge și dioxidul de carbon să-l părăsească?

Orice gaz din amestec (in acest caz un astfel de amestec va fi aerul pe care îl respirăm) are propria putere numită presiune parțială. Aceeași forță o au gazele dizolvate în mediu lichid(în exemplul nostru, lichidul este sânge), doar aici această forță se numește tensiune. Ambele forțe sunt măsurate în milimetri de mercur. Întreaga „scenă” schimbului se joacă în veziculele pulmonare - alveolele, care, ca ciorchinii de struguri, atârnă la capetele celor mai mici bronhii. Peretele alveolei este format dintr-un strat de celule alveolare, un strat de celule capilare și un strat țesut conjunctivîntre ele și servește drept graniță între mediul aerian plămânii și capilarele sanguine. Este foarte subțire - grosimea totală a tuturor celor trei straturi este de doar 1 micron - și reprezintă o barieră foarte mică pentru gaze.

În cazul în care un presiune parțială gazul dintr-un amestec de gaze este mai mare decât tensiunea aceluiași gaz într-un lichid, gazul tinde să pătrundă în lichid și să se dizolve în el și invers, dacă presiunea gazului din lichid este mai mare decât presiunea sa parțială în amestecul de gaze, gazul părăsește lichidul. De exemplu, în natură în acest fel oxigenul atmosferic intră în corpurile de apă - râuri și lacuri, iar dioxidul de carbon - din corpurile de apă în atmosferă.

Cum are loc schimbul de gaze în plămâni? La nivelul mării, aerul pe care îl respirăm are o presiune parțială a oxigenului de aproximativ 100 mmHg. Art., iar tensiunea acestuia în sângele venos -40 mm Hg. Artă. În mod natural, oxigenul „presează” într-un gaz mai mult decât „strânge” într-un lichid, iar această forță îl forțează să curgă în sânge până când presiunea și tensiunea oxigenului sunt echilibrate. Sângele curge prin capilarele plămânilor în 0,5 s, iar jumătate din acest timp este suficient pentru ca sângele să se transforme din venos în arterial. Într-o stare sănătoasă a unei persoane, sângele arterial este saturat cu oxigen cu 95-97%.

Pentru dioxidul de carbon, imaginea este inversată. Presiunea sa parțială în alveole este de 40 mm Hg. Art., iar tensiunea arterială - 46 mm Hg. Art., deci dioxidul de carbon este „împins” din sânge până la atingerea echilibrului. Poate părea oarecum ciudat că, în ciuda diferenței mai mici dintre tensiune și presiune, dioxidul de carbon părăsește sângele de 20 de ori mai repede decât intră oxigenul în el. Acest lucru se întâmplă pentru că solubilitatea dioxidului de carbon De 25 de ori mai mult decât oxigenul. Cu toate acestea, sângele arterial conține întotdeauna o cantitate mică de dioxid de carbon împreună cu oxigen.

Respirația este controlată într-o oarecare măsură de conștiință. Ne putem forța să respirăm mai mult sau mai puțin des sau chiar să ne ținem respirația. Cu toate acestea, indiferent cât de mult încercăm să ne ținem respirația, vine un moment în care devine imposibil. Semnalul pentru următoarea respirație este nu lipsa de oxigen, ceea ce ar putea părea logic, dar exces de dioxid de carbon. Se acumulează în sânge dioxidul de carbon este un stimulent fiziologic al respirației. După descoperirea rolului dioxidului de carbon, au început să-l adauge în amestecurile de gaze ale scafandrilor pentru a stimula activitatea centrului respirator. Același principiu este folosit în anestezie.

LA conditii normaleîn repaus, o persoană efectuează aproximativ 15 cicluri respiratorii, adică inhalarea-exhalarea are loc la fiecare 4-5 secunde. Dacă reduceți artificial conținutul de dioxid de carbon din sânge prin hiperventilație, efectuând șase până la opt respirații și expirații profunde frecvente, atunci după ultima expirație vine stare interesantă- pentru un timp nevoia de a respira dispare. Dorința de a respira apare după aproximativ 0,5 minute în loc de cele 4-5 secunde obișnuite. Acest lucru se datorează faptului că în timpul hiperventilației, dioxidul de carbon este eliminat în mod activ din organism și tensiunea sa în sângele arterial scade semnificativ. Acum va dura mai mult timp pentru a excita centrul respirator până când ajunge la conținutul de dioxid de carbon nivelul corect. Ceea ce este plin de hiperventilație pentru scafandri, veți afla mai târziu.

Un exemplu de hipoxie, care duce adesea la moarte, este otravirea monoxid de carbon . Conținutul său este deosebit de ridicat în evacuarea automobilelor. Insidiositatea acestui gaz este că este incolor și inodor. Singurul semn al otrăvirii incipiente este dorința irezistibilă de a dormi. Monoxidul de carbon, ca și oxigenul, se combină cu hemoglobina, dar această legătură este de 300 de ori mai puternică. Cu cât o persoană respiră mai mult monoxid de carbon, cu atât mai puțin oxigen rămâne în sânge. Singurul lucru care poate salva o persoană în caz de otrăvire severă este o transfuzie de sânge urgentă, deoarece în acest caz globulele roșii fără monoxid de carbon și capabile să transporte oxigen vor intra în organism.

Intoxicația cu monoxid de carbon este un caz extrem de hipoxie. În general, o persoană, ca și alte ființe vii, are o varietate de adaptări pentru a combate lipsa de oxigen - creșterea respirației, creșterea producției de globule roșii și sinteza accelerată a hemoglobinei. Dacă conţinutul de oxigen se modifică cu mediu inconjurator, atunci doar în direcția scăderii, dar organismul nu are ce să se protejeze de un exces de oxigen.

În mod surprinzător, atunci când se respiră oxigen pur, apare otrăvirea corpului, iar apoi moartea prin asfixie, adică sufocare. Dacă conținutul de oxigen din aerul inhalat este excesiv de mare, hemoglobina din sânge este 100% saturată cu oxigen, iar moleculele de oxigen care nu au suficient spațiu în celulele roșii din sânge se dizolvă în sânge și merg la „înotul liber”. Pe măsură ce celulele roșii din sânge renunță la oxigen la celule, moleculele sale „plutitoare libere” ocupă spațiul eliberat. Trecând prin capilare, eritrocitele nu au timp să ia cea mai mare parte a dioxidului de carbon, deoarece 75% din acesta este transferat în plămâni de către eritrocite și doar 25% este dizolvat în plasma sanguină. Atunci moleculele de dioxid de carbon nu sunt lotul, deoarece ele pot „sau” globulele roșii numai în timp ce plutesc prin capilare, deoarece schimbul de gaze are loc exclusiv în aceste vase. Deci, în loc de sânge venos, sângele plin de oxigen curge prin vene, iar dioxidul de carbon rămâne în celule și provoacă un atac de sufocare.

În plămâni, sângele este din nou saturat cu oxigen peste norma, iar istoria se repetă. Foarte repede, cantitatea de dioxid de carbon din celule și țesuturi devine atât de vizibilă încât fața se înroșește, apar dificultăți de respirație, dureri de cap și convulsii (smușcări în mușchii buzelor, pleoapelor, feței și degetelor de la mâini și de la picioare) și, în cele din urmă, persoana își pierde cunoștința, iar oxigenul „fără adăpost” continuă să pună lucrurile în ordine. Moleculele sale sunt extrem de active și irosesc forțele oxidative la dreapta și la stânga. În primul rând, ele distrug membranele celulare, care constau în principal din molecule de lipide (asemănătoare grăsimii) ușor oxidate. Câteva sute de molecule de lipide oxidate pot declanșa o reacție în lanț de autodistrugere a întregii celule. Moleculele în descompunere nu mai sunt doar incapabile să-și îndeplinească funcțiile - sunt foarte toxice. distrugerea celulelor pulmonare şi vase de sânge suferă de inimă, ficat, creier și măduva spinării. Într-o atmosferă de oxigen pur o persoană nu poate supraviețui mai mult de o zi.

ESTE INTERESANT

Sângele venos are o culoare vișinie închisă, iar la tropice capătă o nuanță stacojie. Acest lucru se datorează faptului că într-un climat cald și umed, o persoană are nevoie de mai puțină energie pentru a menține procesele vitale și temperatura normală a corpului. În consecință, organismul consumă mai puțin oxigen, astfel încât sângele bogat în oxigen revine în vene. Organele cele mai consumatoare de oxigen sunt mușchiul inimii și creierul. Există 2,5-3 mii de capilare la 1 mm 2 din aceste organe, în timp ce doar 0,3-1 mii de capilare la 1 mm 2 de mușchi scheletic.

Aproximativ 15% din tot oxigenul care intră în organism în repaus este consumat de inimă.

Când inspiri, contracțiile inimii cresc, iar când expiri, acestea încetinesc.

Suprafața totală a alveolelor la un adult este de aproximativ 50 de ori suprafața corpului.

Sifon, vulcan, Venus, frigider - ce au în comun? Dioxid de carbon. Am adunat cel mai mult pentru tine informații interesante despre unul dintre cei mai importanți compuși chimici de pe pământ.

Ce este dioxidul de carbon

Dioxidul de carbon este cunoscut în principal pentru el stare gazoasă, adică ca dioxid de carbon cu simplu formula chimica CO2. În această formă, există în condiții normale - la presiune atmosfericăși temperaturi „normale”. Dar la tensiune arterială crescută, peste 5 850 kPa (cum ar fi, de exemplu, presiunea pe adâncimea mării aproximativ 600 m), acest gaz se transformă într-un lichid. Și cu răcire puternică (minus 78,5 ° C), se cristalizează și devine așa-numita gheață carbonică, care este utilizată pe scară largă în comerț pentru depozitarea alimentelor congelate în frigidere.

Dioxidul de carbon lichid și gheața carbonică sunt produse și utilizate în activitățile umane, dar aceste forme sunt instabile și se descompun ușor.

Dar dioxidul de carbon gazos este omniprezent: este eliberat în timpul respirației animalelor și plantelor și este o parte importantă a compoziție chimică atmosfera si oceanul.

Proprietățile dioxidului de carbon

Dioxidul de carbon CO2 este incolor și inodor. LA conditii normale nici nu are gust. Cu toate acestea, la inhalarea unor concentrații mari de dioxid de carbon, în gură se poate simți un gust acru, cauzat de faptul că dioxidul de carbon se dizolvă pe mucoase și în salivă, formând soluție slabă acid carbonic.

Apropo, capacitatea dioxidului de carbon de a se dizolva în apă este cea care este folosită pentru a face ape spumante. Bule de limonadă - același dioxid de carbon. Primul aparat pentru saturarea apei cu CO2 a fost inventat încă din 1770 și deja în 1783, întreprinzătorul elvețian Jacob Schwepp a început producția industrială de sifon ( marcă Schweppes încă există).

Dioxidul de carbon este de 1,5 ori mai greu decât aerul, așa că tinde să se „așeze” în straturile sale inferioare dacă camera este slab ventilată. Este cunoscut efectul „peștera câinelui”, în care CO2 este eliberat direct din pământ și se acumulează la o înălțime de aproximativ jumătate de metru. Un adult, intrând într-o astfel de peșteră, la înălțimea înălțimii sale nu simte un exces de dioxid de carbon, dar câinii se găsesc chiar într-un strat gros de dioxid de carbon și sunt otrăviți.

CO2 nu suportă arderea, de aceea este utilizat în stingătoare și sisteme de stingere a incendiilor. Trucul cu stingerea unei lumânări aprinse cu conținutul unui pahar presupus gol (dar de fapt cu dioxid de carbon) se bazează tocmai pe această proprietate a dioxidului de carbon.

Dioxidul de carbon în natură: surse naturale

Dioxidul de carbon este produs în natură din diverse surse:

• Respirația animalelor și a plantelor.
  Fiecare școlar știe că plantele absorb dioxidul de carbon CO2 din aer și îl folosesc în fotosinteză. Unele gospodine încearcă din belșug plante de interior ispăși neajunsurile. Cu toate acestea, plantele nu numai că absorb, ci și eliberează dioxid de carbon în absența luminii, ca parte a procesului de respirație. Prin urmare, jungla dintr-un dormitor slab ventilat nu este foarte o idee buna: Nivelurile de CO2 vor crește și mai mult noaptea.
• Activitate vulcanica.
  Dioxidul de carbon face parte din gazele vulcanice. În zonele cu mare activitate vulcanica CO2 poate fi emis direct din sol - din fisuri și fisuri numite mofeți. Concentrația de dioxid de carbon în văile mofetului este atât de mare încât multe animale mici mor când ajung acolo.
• descompunerea materiei organice.
  Dioxidul de carbon se formează în timpul arderii și descompunerii materiei organice. Emisiile naturale volumetrice de dioxid de carbon însoțesc incendiile forestiere.

Dioxidul de carbon este „depozitat” în natură sub formă de compuși de carbon din minerale: cărbune, petrol, turbă, calcar. Rezerve uriașe de CO2 se găsesc în formă dizolvată în oceanele lumii.

Eliberarea de dioxid de carbon dintr-un rezervor deschis poate duce la o catastrofă limnologică, așa cum sa întâmplat, de exemplu, în 1984 și 1986. în lacurile Manun și Nyos din Camerun. Ambele lacuri s-au format pe locul craterelor vulcanice - acum sunt dispărute, dar în adâncuri, magma vulcanică încă emite dioxid de carbon, care se ridică în apele lacurilor și se dizolvă în ele. Ca urmare a unui număr de procese climatice și geologice, concentrația de dioxid de carbon din ape a depășit valoarea critică. O cantitate imensă de dioxid de carbon a fost eliberată în atmosferă, care, ca o avalanșă, a coborât de-a lungul versanților munților. Aproximativ 1.800 de oameni au devenit victime ale dezastrelor limnologice de pe lacurile din Camerun.

Surse artificiale de dioxid de carbon

Principalele surse antropice de dioxid de carbon sunt:

• emisii industriale asociate proceselor de ardere;
• transport auto.

În ciuda faptului că ponderea transportului ecologic în lume este în creștere, marea majoritate a populației lumii nu va putea (sau dorește) să treacă în curând la mașini noi.

Defrișarea activă în scopuri industriale duce, de asemenea, la o creștere a concentrației de dioxid de carbon CO2 în aer.

CO2 este unul dintre produsele finale ale metabolismului (descompunerea glucozei și a grăsimilor). Este secretat în țesuturi și transportat de hemoglobină în plămâni, prin care este expirat. În aerul expirat de o persoană, există aproximativ 4,5% dioxid de carbon (45.000 ppm) - de 60-110 de ori mai mult decât în ​​aerul inhalat.

Dioxidul de carbon joacă mare rolîn reglarea aportului de sânge și a respirației. O creștere a nivelului de CO2 din sânge determină dilatarea capilarelor, permițând cantitate mare sânge, care furnizează oxigen țesuturilor și elimină dioxidul de carbon.

Sistemul respirator este stimulată și de creșterea dioxidului de carbon, și nu de lipsa de oxigen, așa cum ar părea. De fapt, lipsa de oxigen nu este resimțită de organism pentru o lungă perioadă de timp și este foarte posibil ca în aerul rarefiat o persoană să-și piardă cunoștința înainte de a simți lipsa de aer. Proprietatea de stimulare a CO2 este folosită în aparatele de respirație artificială: acolo, dioxidul de carbon este amestecat cu oxigenul pentru a „porni” sistemul respirator.

Dioxidul de carbon și noi: de ce este CO2 periculos?

Este nevoie de dioxid de carbon corpul uman la fel ca oxigenul. Dar la fel ca în cazul oxigenului, un exces de dioxid de carbon dăunează bunăstării noastre.

O concentrație mare de CO2 în aer duce la intoxicația organismului și provoacă o stare de hipercapnie. În hipercapnie, o persoană are dificultăți de respirație, greață, dureri de cap și poate chiar leșina. Dacă conținutul de dioxid de carbon nu scade, atunci vine rândul - înfometarea de oxigen. Faptul este că atât dioxidul de carbon, cât și oxigenul se deplasează în jurul corpului pe același „transport” - hemoglobina. În mod normal, ei „călătoresc” împreună, atașându-se în locuri diferite ale moleculei de hemoglobină. in orice caz concentrare crescută dioxidul de carbon din sânge reduce capacitatea oxigenului de a se lega de hemoglobină. Cantitatea de oxigen din sânge scade și apare hipoxia.

Astfel de consecințe nesănătoase pentru organism apar la inhalarea aerului cu un conținut de CO2 mai mare de 5.000 ppm (acesta poate fi aerul din mine, de exemplu). Pentru a fi corect, în viață obișnuită practic nu întâlnim un asemenea aer. Cu toate acestea, chiar și o concentrație mult mai mică de dioxid de carbon nu este bună pentru sănătate.

Conform constatărilor unora, deja 1.000 ppm CO2 provoacă oboseală și dureri de cap la jumătate dintre subiecți. Mulți oameni încep să simtă apropiere și disconfort chiar mai devreme. La creştere în continuare Concentrațiile de dioxid de carbon de până la 1.500 - 2.500 ppm sunt critice, creierul este „leneș” să ia inițiativa, să proceseze informații și să ia decizii.

Și dacă nivelul de 5.000 ppm este aproape imposibil în Viata de zi cu zi, apoi 1.000 și chiar 2.500 ppm pot face cu ușurință parte din realitate omul modern. Al nostru a arătat că este rar ventilat orele școlare Nivelurile de CO2 rămân peste 1.500 ppm de cele mai multe ori și uneori trec peste 2.000 ppm. Există toate motivele să credem că situația este similară în multe birouri și chiar în apartamente.

Fiziologii consideră că 800 ppm este un nivel sigur de dioxid de carbon pentru bunăstarea umană.

Un alt studiu a descoperit o legătură între nivelurile de CO2 și stresul oxidativ: cu cât nivelul de dioxid de carbon este mai mare, cu atât suferim mai mult, ceea ce distruge celulele corpului nostru.

Dioxidul de carbon din atmosfera pământului

În atmosfera planetei noastre, există doar aproximativ 0,04% CO2 (aceasta este de aproximativ 400 ppm), iar mai recent a fost și mai puțin: dioxidul de carbon a trecut pragul de 400 ppm abia în toamna lui 2016. Oamenii de știință atribuie creșterea nivelului de CO2 din atmosferă industrializării: în mijlocul al XVIII-lea secol, înainte Revolutia industriala, a fost doar aproximativ 270 ppm.