Ang nilalaman ng artikulo
CARBON DIOXIDE(carbon(IV) monoxide, carbonic anhydride, carbon dioxide) CO 2 , isang kilalang bubbly ingredient sa carbonated soft drinks. Alam ng tao ang tungkol sa mga nakapagpapagaling na katangian ng "mabulahang tubig" mula sa mga likas na mapagkukunan mula pa noong unang panahon, ngunit noong ika-19 na siglo lamang. Natutunan kong kunin ang sarili ko. Kasabay nito, ang sangkap na gumagawa ng tubig na mabula ay nakilala - carbon dioxide. Sa unang pagkakataon para sa mga layunin ng carbonization, ang gas na ito ay nakuha noong 1887 sa panahon ng reaksyon sa pagitan ng durog na marmol at sulfuric acid; nahiwalay din ito sa mga likas na pinagkukunan. Nang maglaon, nagsimulang gawin ang CO 2 sa isang pang-industriya na sukat sa pamamagitan ng pagsunog ng coke, pag-calcine ng limestone at pag-ferment ng alkohol. Sa loob ng higit sa isang-kapat ng isang siglo, ang carbon dioxide ay naka-imbak sa mga silindro ng bakal na may presyon at halos ginagamit lamang sa mga carbonate na inumin. Noong 1923, nagsimulang gumawa ng solid CO 2 (dry ice) bilang isang komersyal na produkto, at noong 1940, ginawa ang likidong CO 2, na ibinuhos sa mga espesyal na selyadong tangke sa ilalim ng mataas na presyon.
Mga katangiang pisikal.
Sa normal na temperatura at presyon, ang carbon dioxide ay isang walang kulay na gas na may bahagyang maasim na lasa at amoy. Ito ay 50% na mas mabigat kaysa sa hangin, kaya maaari itong ibuhos mula sa isang lalagyan patungo sa isa pa. Ang CO 2 ay isang produkto ng karamihan sa mga proseso ng pagkasunog at, sa sapat na malalaking dami, ay maaaring mapatay ang apoy sa pamamagitan ng pag-alis ng oxygen mula sa hangin. Kapag tumaas ang konsentrasyon ng CO 2 sa isang silid na hindi maganda ang bentilasyon, bumababa nang husto ang nilalaman ng oxygen sa hangin na maaaring ma-suffocate ng isang tao. Ang CO 2 ay natutunaw sa maraming likido; ang solubility ay nakasalalay sa mga katangian ng likido, temperatura at presyon ng singaw ng CO 2. Ang kakayahan ng carbon dioxide na matunaw sa tubig ay tumutukoy sa malawakang paggamit nito sa paggawa ng mga soft drink. Ang CO 2 ay lubos na natutunaw sa mga organikong solvent, tulad ng alkohol, acetone at benzene.
Sa pagtaas ng presyon at paglamig, ang carbon dioxide ay madaling natutunaw at nasa isang likidong estado sa temperatura mula +31 hanggang –57 ° C (depende sa presyon). Sa ibaba -57°C ito ay nagiging solid state (dry ice). Ang presyon na kinakailangan para sa liquefaction ay depende sa temperatura: sa +21° C ito ay 60 atm, at sa –18° C ito ay 20 atm lamang. Ang likidong CO 2 ay iniimbak sa mga selyadong lalagyan sa ilalim ng naaangkop na presyon. Kapag pumasa ito sa atmospera, ang bahagi nito ay nagiging gas, at ang ilan ay nagiging "carbon snow," habang bumababa ang temperatura nito sa -84 ° C.
Ang pagsipsip ng init mula sa kapaligiran, ang tuyong yelo ay pumasa sa isang gas na estado, na lumalampas sa likidong bahagi - nag-sublimate. Upang mabawasan ang pagkalugi ng sublimation, ito ay iniimbak at dinadala sa mga selyadong lalagyan na sapat na malakas upang mapaglabanan ang pagtaas ng presyon habang tumataas ang temperatura.
Mga katangian ng kemikal.
Ang CO 2 ay isang low-active compound. Kapag natunaw sa tubig, ito ay bumubuo ng mahinang carbonic acid, na nagiging pula ng litmus paper. Ang carbonic acid ay nagpapabuti sa lasa ng carbonated na inumin at pinipigilan ang paglaki ng bakterya. Ang pagtugon sa mga metal na alkali at alkaline na lupa, gayundin sa ammonia, ang CO 2 ay bumubuo ng mga carbonate at bicarbonates.
Paglaganap sa kalikasan at produksyon.
Ang CO 2 ay nabuo sa panahon ng pagkasunog ng mga sangkap na naglalaman ng carbon, pagbuburo ng alkohol, at pagkabulok ng mga labi ng halaman at hayop; ito ay inilalabas kapag ang mga hayop ay huminga, at ito ay inilalabas ng mga halaman sa dilim. Sa liwanag, sa kabaligtaran, ang mga halaman ay sumisipsip ng CO 2 at naglalabas ng oxygen, na nagpapanatili ng natural na balanse ng oxygen at carbon dioxide sa hangin na ating nilalanghap. Ang nilalaman ng CO 2 dito ay hindi hihigit sa 0.03% (sa dami).
Mayroong limang pangunahing paraan upang makagawa ng CO 2: pagkasunog ng mga sangkap na naglalaman ng carbon (coke, natural gas, liquid fuel); pagbuo bilang isang by-product sa panahon ng ammonia synthesis; calcination ng limestone; pagbuburo; pumping mula sa mga balon. Sa huling dalawang kaso, halos purong carbon dioxide ang nakukuha, at kapag nagsusunog ng carbon-containing substance o calcining limestone, isang halo ng CO 2 na may nitrogen at mga bakas ng iba pang mga gas ay nabuo. Ang halo na ito ay dumaan sa isang solusyon na sumisipsip lamang ng CO 2 . Pagkatapos ang solusyon ay pinainit at halos purong CO 2 ay nakuha, na pinaghihiwalay mula sa natitirang mga impurities. Ang singaw ng tubig ay tinanggal sa pamamagitan ng pagyeyelo at pagpapatuyo ng kemikal.
Ang purified CO 2 ay natunaw sa pamamagitan ng paglamig nito sa mataas na presyon at nakaimbak sa malalaking lalagyan. Upang makagawa ng tuyong yelo, ang likidong CO 2 ay pinapakain sa isang saradong silid ng isang hydraulic press, kung saan ang presyon ay nabawasan sa atmospheric pressure. Sa isang matalim na pagbaba sa presyon, ang maluwag na niyebe at napakalamig na gas ay nabuo mula sa CO 2. Ang niyebe ay na-compress at ang tuyong yelo ay nakuha. Ang CO 2 na gas ay ibinubomba palabas, natunaw at ibinalik sa tangke ng imbakan.
APLIKASYON
Pagtanggap ng mababang temperatura.
Sa likido at solidong anyo, ang CO 2 ay pangunahing ginagamit bilang isang nagpapalamig. Ang dry ice ay isang compact na materyal, madaling hawakan at nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng iba't ibang mga kondisyon ng temperatura. Sa parehong masa, ito ay higit sa dalawang beses na mas malamig kaysa sa ordinaryong yelo, na sumasakop sa kalahati ng volume. Ang tuyong yelo ay ginagamit sa pag-iimbak ng pagkain. Ito ay ginagamit upang palamig ang champagne, soft drink at ice cream. Ito ay malawakang ginagamit sa "malamig na paggiling" ng mga materyal na sensitibo sa init (mga produktong karne, resin, polimer, tina, pamatay-insekto, pintura, pampalasa); kapag bumabagsak (paglilinis mula sa mga burr) naselyohang mga produktong goma at plastik; sa panahon ng pagsubok sa mababang temperatura ng sasakyang panghimpapawid at mga elektronikong aparato sa mga espesyal na silid; para sa "malamig na paghahalo" ng mga semi-tapos na muffin at cake upang manatiling homogenous ang mga ito sa panahon ng pagluluto sa hurno; para sa mabilis na paglamig ng mga lalagyan na may mga transported na produkto sa pamamagitan ng paghihip sa kanila ng isang stream ng durog na tuyong yelo; kapag nagpapatigas ng haluang metal at hindi kinakalawang na asero, aluminyo, atbp. upang mapabuti ang kanilang mga pisikal na katangian; para sa mahigpit na pagkakasya ng mga bahagi ng makina sa panahon ng kanilang pagpupulong; para sa mga cooling cutter kapag nagpoproseso ng mga high-strength steel workpiece.
Carbonization.
Ang pangunahing aplikasyon ng CO 2 gas ay ang carbonation ng tubig at malambot na inumin. Una, ang tubig at syrup ay halo-halong sa mga kinakailangang proporsyon, at pagkatapos ay ang halo ay puspos ng CO 2 gas sa ilalim ng presyon. Ang carbonation sa mga beer at alak ay kadalasang nangyayari bilang resulta ng mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa mga ito.
Mga aplikasyon batay sa pagkawalang-galaw.
Ang CO 2 ay ginagamit bilang antioxidant sa pangmatagalang imbakan ng maraming produktong pagkain: keso, karne, gatas na pulbos, mani, instant na tsaa, kape, kakaw, atbp. Bilang isang combustion suppressant, ang CO 2 ay ginagamit sa pag-iimbak at transportasyon ng mga nasusunog na materyales, tulad ng rocket fuel, langis, gasolina, pintura, barnis, at solvents. Ito ay ginagamit bilang isang proteksiyon na daluyan sa electric welding ng carbon steels upang makakuha ng isang pare-pareho, malakas na hinang, habang ang welding work ay mas mura kaysa kapag gumagamit ng inert gas.
Ang CO 2 ay isa sa pinakamabisang paraan ng pag-apula ng apoy na nangyayari kapag nag-aapoy ang mga likidong nasusunog at mga pagkasira ng kuryente. Ginagawa ang iba't ibang mga pamatay ng apoy ng carbon dioxide: mula sa mga portable na may kapasidad na hindi hihigit sa 2 kg hanggang sa mga nakatigil na awtomatikong supply unit na may kabuuang kapasidad ng silindro na hanggang 45 kg o mga tangke ng mababang presyon na may kapasidad na hanggang 60 tonelada ng CO 2. Ang Liquid CO 2, na nasa ilalim ng presyon sa naturang mga fire extinguisher, kapag inilabas, ay bumubuo ng pinaghalong snow at malamig na gas; ang huli ay may mas mataas na density kaysa sa hangin at inilipat ito mula sa combustion zone. Ang epekto ay pinahusay din ng paglamig na epekto ng niyebe, na, sumingaw, nagiging gas na CO 2.
Mga aspeto ng kemikal.
Ginagamit ang carbon dioxide sa paggawa ng aspirin, puting tingga, urea, perborates, at chemically pure carbonates. Ang carbonic acid, na nabuo kapag ang CO 2 ay natunaw sa tubig, ay isang murang reagent para sa neutralizing alkalis. Sa mga pandayan, ginagamit ang carbon dioxide upang gamutin ang mga amag ng buhangin sa pamamagitan ng pagtugon sa CO 2 na may sodium silicate na hinaluan ng buhangin. Nagbibigay-daan ito sa iyo na makakuha ng mas mataas na kalidad ng mga casting. Ang mga refractory brick na ginagamit sa linya ng mga hurno para sa pagtunaw ng bakal, salamin at aluminyo ay nagiging mas matibay pagkatapos ng paggamot na may carbon dioxide. Ginagamit din ang CO 2 sa mga sistema ng paglambot ng tubig sa lungsod gamit ang soda lime.
Paglikha ng tumaas na presyon.
Ginagamit ang CO 2 para sa pressure testing at leak testing ng iba't ibang container, gayundin para sa pag-calibrate ng pressure gauge, valves, at spark plugs. Ito ay ginagamit upang punan ang mga portable na lalagyan para sa pagpapalaki ng mga life belt at mga inflatable boat. Ang pinaghalong carbon dioxide at nitrous oxide ay matagal nang ginagamit upang i-pressure ang mga lata ng aerosol. Ang CO 2 ay iniksyon sa ilalim ng presyon sa mga selyadong lalagyan na may eter (sa mga aparato para sa mabilis na pagsisimula ng makina), mga solvent, mga pintura, mga insecticides para sa kasunod na pag-spray ng mga sangkap na ito.
Application sa medisina.
Ang CO 2 ay idinagdag sa maliit na dami sa oxygen (upang pasiglahin ang paghinga) at sa panahon ng kawalan ng pakiramdam. Sa mataas na konsentrasyon ito ay ginagamit para sa makataong pagpatay ng mga hayop.
Bago isaalang-alang ang mga kemikal na katangian ng carbon dioxide, alamin natin ang ilang mga katangian ng tambalang ito.
Pangkalahatang Impormasyon
Ito ang pinakamahalagang sangkap ng sparkling na tubig. Ito ang nagbibigay sa mga inumin ng pagiging bago at sparkling na kalidad. Ang tambalang ito ay isang acidic, salt-forming oxide. ang carbon dioxide ay 44 g/mol. Ang gas na ito ay mas mabigat kaysa sa hangin, kaya naipon ito sa ibabang bahagi ng silid. Ang tambalang ito ay hindi gaanong natutunaw sa tubig.
Mga katangian ng kemikal
Isaalang-alang natin sa madaling sabi ang mga kemikal na katangian ng carbon dioxide. Kapag nakikipag-ugnayan sa tubig, ang mahinang carbonic acid ay nabuo. Halos kaagad pagkatapos ng pagbuo, ito ay naghihiwalay sa mga hydrogen cation at carbonate o bikarbonate anion. Ang nagreresultang tambalan ay tumutugon sa mga aktibong metal, oxide, at gayundin sa alkalis.
Ano ang mga pangunahing kemikal na katangian ng carbon dioxide? Ang mga equation ng reaksyon ay nagpapatunay sa acidic na katangian ng tambalang ito. (4) may kakayahang bumuo ng mga carbonate na may mga pangunahing oksido.
Mga katangiang pisikal
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang tambalang ito ay nasa isang gas na estado. Habang tumataas ang presyon, maaari itong ma-convert sa isang likidong estado. Ang gas na ito ay walang kulay, walang amoy, at may bahagyang maasim na lasa. Ang liquefied carbon dioxide ay isang walang kulay, transparent, highly mobile na acid, na katulad sa mga panlabas na parameter nito sa eter o alkohol.
Ang relatibong molekular na timbang ng carbon dioxide ay 44 g/mol. Ito ay halos 1.5 beses na mas mataas kaysa sa hangin.
Kung ang temperatura ay bumaba sa -78.5 degrees Celsius, ang pagbuo nito ay katulad ng tigas sa tisa. Kapag sumingaw ang sangkap na ito, nabubuo ang carbon monoxide gas (4).
Kwalitatibong reaksyon
Kung isinasaalang-alang ang mga kemikal na katangian ng carbon dioxide, kinakailangan upang i-highlight ang husay na reaksyon nito. Kapag nakipag-ugnayan ang kemikal na ito sa tubig ng dayap, nabubuo ang maulap na precipitate ng calcium carbonate.
Natuklasan ni Cavendish ang mga katangiang pisikal na katangian ng carbon monoxide (4), bilang solubility sa tubig, gayundin ang mataas na specific gravity.
Nagsagawa si Lavoisier ng isang pag-aaral kung saan sinubukan niyang ihiwalay ang purong metal mula sa lead oxide.
Ang mga kemikal na katangian ng carbon dioxide na ipinahayag bilang isang resulta ng naturang mga pag-aaral ay naging kumpirmasyon ng pagbabawas ng mga katangian ng tambalang ito. Nakuha ni Lavoisier ang metal sa pamamagitan ng pag-calcine ng lead oxide na may carbon monoxide (4). Upang matiyak na ang pangalawang sangkap ay carbon monoxide (4), ipinasa niya ang tubig ng dayap sa gas.
Ang lahat ng mga kemikal na katangian ng carbon dioxide ay nagpapatunay sa acidic na katangian ng tambalang ito. Ang tambalang ito ay matatagpuan sa sapat na dami sa atmospera ng daigdig. Sa sistematikong paglaki ng tambalang ito sa atmospera ng daigdig, posible ang malubhang pagbabago ng klima (global warming).
Ito ay carbon dioxide na gumaganap ng isang mahalagang papel sa buhay na kalikasan, dahil ang kemikal na ito ay aktibong bahagi sa metabolismo ng mga buhay na selula. Ito ang kemikal na tambalang ito na resulta ng iba't ibang proseso ng oxidative na nauugnay sa paghinga ng mga nabubuhay na organismo.
Ang carbon dioxide na nakapaloob sa atmospera ng daigdig ay ang pangunahing pinagmumulan ng carbon para sa mga nabubuhay na halaman. Sa proseso ng photosynthesis (sa liwanag), ang proseso ng photosynthesis ay nangyayari, na sinamahan ng pagbuo ng glucose at ang paglabas ng oxygen sa kapaligiran.
Ang carbon dioxide ay hindi nakakalason at hindi sumusuporta sa paghinga. Sa pagtaas ng konsentrasyon ng sangkap na ito sa atmospera, ang isang tao ay nakakaranas ng pagpigil sa paghinga at matinding pananakit ng ulo. Sa mga buhay na organismo, ang carbon dioxide ay may mahalagang pisyolohikal na kahalagahan, halimbawa, kinakailangan para sa regulasyon ng tono ng vascular.
Mga tampok ng pagtanggap
Sa isang pang-industriya na sukat, ang carbon dioxide ay maaaring ihiwalay sa flue gas. Bilang karagdagan, ang CO2 ay isang by-product ng decomposition ng dolomite at limestone. Ang mga modernong pag-install para sa paggawa ng carbon dioxide ay kinabibilangan ng paggamit ng isang may tubig na solusyon ng ethanamine, na sumisipsip sa gas na nasa tambutso.
Sa laboratoryo, ang carbon dioxide ay inilabas sa pamamagitan ng reaksyon ng carbonates o bicarbonates na may mga acid.
Mga aplikasyon ng carbon dioxide
Ang acidic oxide na ito ay ginagamit sa industriya bilang pampaalsa o pang-imbak. Sa packaging ng produkto ang tambalang ito ay ipinahiwatig bilang E290. Sa likidong anyo, ang carbon dioxide ay ginagamit sa mga pamatay ng apoy upang mapatay ang apoy. Ang carbon monoxide (4) ay ginagamit upang makagawa ng carbonated na tubig at mga inuming limonada.
(IV), carbon dioxide o carbon dioxide. Tinatawag din itong carbonic anhydride. Ito ay ganap na walang kulay, walang amoy na gas na may maasim na lasa. Ang carbon dioxide ay mas mabigat kaysa sa hangin at hindi gaanong natutunaw sa tubig. Sa temperatura sa ibaba - 78 degrees Celsius, ito ay nag-kristal at nagiging parang niyebe.
Ang sangkap na ito ay napupunta mula sa isang gas na estado sa isang solid, dahil hindi ito maaaring umiral sa isang likidong estado sa ilalim ng presyon ng atmospera. Ang density ng carbon dioxide sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay 1.97 kg/m3 - 1.5 beses na mas mataas ang carbon dioxide sa solidong anyo ay tinatawag na "dry ice". Ito ay nagiging isang likidong estado kung saan maaari itong maimbak ng mahabang panahon kapag tumaas ang presyon. Tingnan natin ang sangkap na ito at ang kemikal na istraktura nito.
Ang carbon dioxide, na ang formula ay CO2, ay binubuo ng carbon at oxygen, at ito ay nakuha bilang resulta ng pagkasunog o pagkabulok ng mga organikong sangkap. Ang carbon monoxide ay matatagpuan sa hangin at sa ilalim ng lupa na mineral spring. Ang mga tao at hayop ay naglalabas din ng carbon dioxide kapag sila ay huminga. Ang mga halaman na walang liwanag ay naglalabas nito at masinsinang sinisipsip ito sa panahon ng photosynthesis. Salamat sa metabolic process ng mga cell ng lahat ng nabubuhay na nilalang, ang carbon monoxide ay isa sa mga pangunahing bahagi ng nakapaligid na kalikasan.
Ang gas na ito ay hindi nakakalason, ngunit kung ito ay naipon sa mataas na konsentrasyon, maaaring magsimula ang inis (hypercapnia), at sa kakulangan nito, ang kabaligtaran na kondisyon ay bubuo - hypocapnia. Ang carbon dioxide ay nagpapadala at sumasalamin sa infrared. Ito ay direktang nakakaapekto sa global warming. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang antas ng nilalaman nito sa kapaligiran ay patuloy na tumataas, na humahantong sa epekto ng greenhouse.
Ang carbon dioxide ay ginagawa sa industriya mula sa usok o furnace gas, o sa pamamagitan ng agnas ng dolomite at limestone carbonates. Ang halo ng mga gas na ito ay lubusan na hugasan ng isang espesyal na solusyon na binubuo ng potassium carbonate. Susunod, ito ay nagiging bikarbonate at nabubulok kapag pinainit, na nagreresulta sa paglabas ng carbon dioxide. Ang carbon dioxide (H2CO3) ay nabuo mula sa carbon dioxide na natunaw sa tubig, ngunit sa mga modernong kondisyon ay nakukuha rin ito ng iba pang mas advanced na mga pamamaraan. Matapos ang carbon dioxide ay purified, ito ay compressed, cooled at pumped sa cylinders.
Sa industriya, ang sangkap na ito ay malawak at pangkalahatang ginagamit. Ginagamit ito ng mga gumagawa ng pagkain bilang pampaalsa (halimbawa, para sa paggawa ng masa) o bilang isang pang-imbak (E290). Sa tulong ng carbon dioxide, ang iba't ibang mga tonic na inumin at soda ay ginawa, na minamahal hindi lamang ng mga bata, kundi pati na rin ng mga matatanda. Ginagamit ang carbon dioxide sa paggawa ng baking soda, beer, asukal, at sparkling na alak.
Ginagamit din ang carbon dioxide sa paggawa ng mga epektibong pamatay ng apoy. Sa tulong ng carbon dioxide, isang aktibong daluyan ang nilikha, na kinakailangan sa mataas na temperatura ng welding arc, ang carbon dioxide ay bumagsak sa oxygen at carbon monoxide. Nakikipag-ugnayan ang oxygen sa likidong metal at na-oxidize ito. Ang carbon dioxide sa mga lata ay ginagamit sa mga air gun at pistol.
Ginagamit ng mga modelo ng sasakyang panghimpapawid ang sangkap na ito bilang panggatong para sa kanilang mga modelo. Sa tulong ng carbon dioxide, maaari mong makabuluhang taasan ang ani ng mga pananim na lumago sa isang greenhouse. Ito ay malawakang ginagamit din sa industriya kung saan ang mga produktong pagkain ay napreserba nang mas mahusay. Ito ay ginagamit bilang nagpapalamig sa mga refrigerator, freezer, electric generator at iba pang thermal power plant.
Mga katangiang pisikal at kemikal ng carbon dioxide
DEPINISYON
Ang carbon dioxide (carbon dioxide, carbonic anhydride, carbon dioxide) ay carbon monoxide (IV).
Ang formula ay \(\ \mathrm(CO)_(2) \). Mass ng molar - 44 g / mol.
Mga kemikal na katangian ng carbon dioxide
Ang carbon dioxide ay kabilang sa klase ng acidic oxides, i.e. Kapag nakikipag-ugnayan sa tubig, ito ay bumubuo ng isang acid na tinatawag na carbonic acid. Ang carbonic acid ay hindi matatag sa kemikal at sa sandali ng pagbuo ay agad itong nasira sa mga bahagi nito, i.e. Ang reaksyon sa pagitan ng carbon dioxide at tubig ay nababaligtad:
\(\ \mathrm(CO)_(2)+\mathrm(H)_(2) \mathrm(O) \leftrightarrow \mathrm(CO)_(2) \times \mathrm(H)_(2) \ mathrm(O)(\text ( solution )) \leftrightarrow \mathrm(H)_(2) \mathrm(CO)_(3) \).
Kapag pinainit, ang carbon dioxide ay nahahati sa carbon monoxide at oxygen:
\(\ 2 \mathrm(CO)_(2)=2 \mathrm(CO)+\mathrm(O)_(2) \)
Tulad ng lahat ng acidic na oksido, ang carbon dioxide ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksyon ng pakikipag-ugnayan sa mga pangunahing oksido (nabubuo lamang ng mga aktibong metal) at mga base:
\(\ \mathrm(CaO)+\mathrm(CO)_(2)=\mathrm(CaCO)_(3) \);
\(\ \mathrm(Al)_(2) \mathrm(O)_(3)+3 \mathrm(CO)_(2)=\mathrm(Al)_(2)\left(\mathrm(CO) _(3)\kanan)_(3)\);
\(\ \mathrm(CO)_(2)+\mathrm(NaOH)_((\text ( dilute )))=\mathrm(NaHCO)_(3) \);
\(\ \mathrm(CO)_(2)+2 \mathrm(NaOH)_((\mathrm(conc)))=\mathrm(Na)_(2) \mathrm(CO)_(3)+\ mathrm(H)_(2) \mathrm(O) \).
Hindi sinusuportahan ng carbon dioxide ang pagkasunog;
\(\ \mathrm(CO)_(2)+2 \mathrm(Mg)=\mathrm(C)+2 \mathrm(MgO)\left(\mathrm(t)^(\circ)\right) \) ;
\(\ \mathrm(CO)_(2)+2 \mathrm(Ca)=\mathrm(C)+2 \mathrm(CaO)\left(\mathrm(t)^(\circ)\right) \) .
Ang carbon dioxide ay tumutugon sa mga simpleng sangkap tulad ng hydrogen at carbon:
\(\ \mathrm(CO)_(2)+4 \mathrm(H)_(2)=\mathrm(CH)_(4)+2 \mathrm(H)_(2) \mathrm(O)\ kaliwa(\mathrm(t)^(\circ), \mathrm(kat)=\mathrm(Cu)_(2) \mathrm(O)\right) \);
\(\ \mathrm(CO)_(2)+\mathrm(C)=2 \mathrm(CO)\left(\mathrm(t)^(\circ)\right) \).
Kapag ang carbon dioxide ay tumutugon sa mga peroxide ng mga aktibong metal, ang mga carbonate ay nabuo at ang oxygen ay inilabas:
\(\ 2 \mathrm(CO)_(2)+2 \mathrm(Na)_(2) \mathrm(O)_(2)=2 \mathrm(Na)_(2) \mathrm(CO)_ (3)+\mathrm(O)_(2) \uparrow \).
Ang isang husay na reaksyon sa carbon dioxide ay ang reaksyon ng pakikipag-ugnayan nito sa tubig ng dayap (gatas), i.e. na may calcium hydroxide, kung saan nabuo ang isang puting precipitate - calcium carbonate:
\(\ \mathrm(CO)_(2)+\mathrm(Ca)(\mathrm(OH))_(2)=\mathrm(CaCO)_(3 \downarrow)+\mathrm(H)_(2 ) \mathrm(O) \).
Mga pisikal na katangian ng carbon dioxide Ang carbon dioxide ay isang gas na sangkap na walang kulay o amoy. Mas mabigat kaysa sa hangin. Thermal na matatag. Kapag na-compress at pinalamig, madali itong nababago sa likido at solidong estado. Ang carbon dioxide sa isang solidong pinagsama-samang estado ay tinatawag na "dry ice" at madaling sumikat sa temperatura ng silid. Ang carbon dioxide ay mahinang natutunaw sa tubig at bahagyang tumutugon dito. Densidad – 1.977 g/l.
Produksyon at paggamit ng carbon dioxide May mga pang-industriya at laboratoryo na pamamaraan para sa paggawa ng carbon dioxide. Kaya, sa industriya ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng limestone (1), at sa laboratoryo sa pamamagitan ng pagkilos ng mga malakas na acid sa mga carbonic acid salts (2):
\(\ \mathrm(CaCO)_(3)=\mathrm(CaO)+\mathrm(CO)_(2)\left(\mathrm(t)^(\circ)\right)(1) \);
\(\ \mathrm(CaCO)_(3)+2 \mathrm(HCl)=\mathrm(CaCl)_(2)+\mathrm(CO)_(2) \uparrow+\mathrm(H)_(2) \mathrm(O)(2)\).
Ginagamit ang carbon dioxide sa pagkain (carbonating lemonade), kemikal (kontrol sa temperatura sa paggawa ng mga synthetic fibers), metalurhiko (proteksiyon sa kapaligiran, tulad ng brown gas precipitation) at iba pang industriya.
Mga halimbawa ng paglutas ng problema
Gawain Anong dami ng carbon dioxide ang ilalabas sa pamamagitan ng pagkilos ng 200 g ng 10% na solusyon ng nitric acid sa bawat 90 g ng calcium carbonate na naglalaman ng 8% na impurities na hindi matutunaw sa acid? Solusyon Molar na masa ng nitric acid at calcium carbonate, na kinakalkula gamit ang talahanayan ng mga elemento ng kemikal D.I. Mendeleev - 63 at 100 g / mol, ayon sa pagkakabanggit. Isulat natin ang equation para sa paglusaw ng limestone sa nitric acid:
\(\ \mathrm(CaCO)_(3)+2 \mathrm(HNO)_(3) \rightarrow \mathrm(Ca)\left(\mathrm(NO)_(3)\kanan)_(2)+ \mathrm(CO)_(2) \uparrow+\mathrm(H)_(2) \mathrm(O) \).
\(\ \omega\left(\mathrm(CaCO)_(3)\right)_(\mathrm(cl))=100 \%-\omega_(\text ( admixture ))=100 \%-8 \% =92\%=0.92\).
Pagkatapos, ang masa ng purong calcium carbonate ay:
\(\ m\left(\mathrm(CaCO)_(3)\right)_(\mathrm(cl))=\mathrm(m)_(\text ( limestone )) \times \omega\left(\mathrm (CaCO)_(3)\kanan)_(\mathrm(cl)) / 100 \% \);
\(\ \mathrm(m)\left(\mathrm(CaCO)_(3)\right)_(\mathrm(cl))=90 \times 92 / 100 \%=82.8 \mathrm(g) \ ).
Ang dami ng calcium carbonate substance ay katumbas ng:
\(\n\kaliwa(C a C O_(3)\kanan)=m\kaliwa(C a C O_(3)\kanan)_(C l) / M\kaliwa(C a C O_(3)\ kanan) \);
\(\n\left(\mathrm(CaCO)_(3)\right)=82.8 / 100=0.83 \mathrm(mol)\)
Ang masa ng nitric acid sa solusyon ay magiging katumbas ng:
\(\ \mathrm(m)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right)=\mathrm(m)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right)_(\text ( solusyon )) \times \omega\left(\mathrm(HNO)_(3)\right) / 100 \% \);
\(\ \mathrm(m)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right)=200 \times 10 / 100 \%=20 \mathrm(g) \)
Ang halaga ng calcium nitric acid ay katumbas ng:
\(\ \mathrm(n)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right)=\mathrm(m)\left(\mathrm(HNO)_(3)\right) / \mathrm(M) \left(\mathrm(HNO)_(3)\right) \)
\(\n\kaliwa(H N O_(3)\kanan)=20 / 63=0.32 \) mol
Sa pamamagitan ng paghahambing ng mga halaga ng mga sangkap na nag-react, natukoy namin na ang nitric acid ay kulang sa supply, samakatuwid, ang mga karagdagang kalkulasyon ay ginawa gamit ang nitric acid. Ayon sa equation ng reaksyon \(\n(H N O 3) : n(C O 2)=2: 1\), samakatuwid n(CO2) = 1/2×n(HNO3) = 0.16 mol. Pagkatapos, ang dami ng carbon dioxide ay magiging katumbas ng:
V(CO2) = n(CO2)×Vm ;
V(CO2) = 0.16×22.4 = 3.58 g.
Sagot Ang dami ng carbon dioxide ay 3.58 g.
Gawain Hanapin ang volume ng carbon dioxide na tumitimbang ng 35 g.
Solusyon Ang masa ng isang sangkap at ang dami nito ay nauugnay sa isa't isa sa pamamagitan ng dami ng sangkap. Isulat natin ang mga formula para sa pagkalkula ng dami ng isang sangkap gamit ang masa at dami nito:
\(\ \mathrm(n)=\mathrm(m) / \mathrm(M) \);
\(\ \mathrm(n)=\mathrm(V) / \mathrm(V)_(\mathrm(m)) \).
Ipantay ang mga ekspresyong nakasulat sa kanan at ipahayag ang lakas ng tunog:
\(\ \mathrm(m) / \mathrm(M)=\mathrm(V) / \mathrm(V)_(\mathrm(m)) \);
\(\ \mathrm(V)=\mathrm(m) \times \mathrm(V)_(\mathrm(m)) / \mathrm(M) \).
Kalkulahin natin ang dami ng carbon dioxide gamit ang pormula na nakuha. Molar mass ng carbon dioxide, na kinakalkula gamit ang talahanayan ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev - 44 g / mol.
\(\V\kaliwa(C O_(2)\kanan)=35 \beses 22.4 / 44=17.82 \) l.
Sagot Ang dami ng carbon dioxide ay 17.82 litro.
Ang pinakakaraniwang proseso para sa pagbuo ng tambalang ito ay ang pagkabulok ng mga labi ng hayop at halaman, ang pagkasunog ng iba't ibang uri ng panggatong, at ang paghinga ng mga hayop at halaman. Halimbawa, ang isang tao ay naglalabas ng humigit-kumulang isang kilo ng carbon dioxide sa atmospera bawat araw. Ang carbon monoxide at dioxide ay maaari ding mabuo sa walang buhay na kalikasan. Ang carbon dioxide ay inilalabas sa panahon ng aktibidad ng bulkan at maaari ding gawin mula sa mga mapagkukunan ng mineral na tubig. Ang carbon dioxide ay matatagpuan sa maliit na dami sa kapaligiran ng Earth.
Ang mga kakaibang istraktura ng kemikal ng tambalang ito ay nagpapahintulot na lumahok ito sa maraming mga reaksiyong kemikal, ang batayan kung saan ay carbon dioxide.
Formula
Sa tambalan ng sangkap na ito, ang tetravalent carbon atom ay bumubuo ng isang linear na bono na may dalawang molekula ng oxygen. Ang hitsura ng naturang molekula ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:
Ipinapaliwanag ng teorya ng hybridization ang istruktura ng molekula ng carbon dioxide tulad ng sumusunod: ang dalawang umiiral na sigma bond ay nabuo sa pagitan ng mga sp orbital ng mga carbon atom at ng dalawang 2p orbital ng oxygen; Ang mga p-orbital ng carbon, na hindi nakikibahagi sa hybridization, ay pinagsasama-sama ng mga katulad na orbital ng oxygen. Sa mga reaksiyong kemikal, ang carbon dioxide ay nakasulat bilang: CO 2.
Mga katangiang pisikal
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang carbon dioxide ay isang walang kulay, walang amoy na gas. Ito ay mas mabigat kaysa sa hangin, kaya naman ang carbon dioxide ay maaaring kumilos na parang likido. Halimbawa, maaari itong ibuhos mula sa isang lalagyan patungo sa isa pa. Ang sangkap na ito ay bahagyang natutunaw sa tubig - humigit-kumulang 0.88 litro ng CO 2 ang natutunaw sa isang litro ng tubig sa 20 ⁰C. Ang isang bahagyang pagbaba sa temperatura ay radikal na nagbabago sa sitwasyon - 1.7 litro ng CO 2 ay maaaring matunaw sa parehong litro ng tubig sa 17⁰C. Sa malakas na paglamig, ang sangkap na ito ay namuo sa anyo ng mga snow flakes - ang tinatawag na "dry ice" ay nabuo. Ang pangalang ito ay nagmula sa katotohanan na sa normal na presyon ang sangkap, na lumalampas sa likidong bahagi, ay agad na nagiging gas. Ang likidong carbon dioxide ay nabuo sa isang presyon sa itaas lamang ng 0.6 MPa at sa temperatura ng silid.
Mga katangian ng kemikal
Kapag nakikipag-ugnayan sa malakas na oxidizing agent, ang 4-carbon dioxide ay nagpapakita ng oxidizing properties. Ang karaniwang reaksyon ng pakikipag-ugnayang ito ay:
C + CO 2 = 2CO.
Kaya, sa tulong ng karbon, ang carbon dioxide ay nabawasan sa divalent modification nito - carbon monoxide.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang carbon dioxide ay hindi gumagalaw. Ngunit ang ilang mga aktibong metal ay maaaring masunog dito, nag-aalis ng oxygen mula sa compound at naglalabas ng carbon gas. Ang isang tipikal na reaksyon ay ang pagkasunog ng magnesiyo:
2Mg + CO 2 = 2MgO + C.
Sa panahon ng reaksyon, ang magnesium oxide at libreng carbon ay nabuo.
Sa mga kemikal na compound, ang CO 2 ay madalas na nagpapakita ng mga katangian ng isang tipikal na acid oxide. Halimbawa, ito ay tumutugon sa mga base at pangunahing oksido. Ang resulta ng reaksyon ay carbonic acid salts.
Halimbawa, ang reaksyon ng isang compound ng sodium oxide na may carbon dioxide ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3;
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O;
NaOH + CO 2 = NaHCO 3.
Carbonic acid at CO 2 na solusyon
Ang carbon dioxide sa tubig ay bumubuo ng isang solusyon na may maliit na antas ng dissociation. Ang solusyon na ito ng carbon dioxide ay tinatawag na carbonic acid. Ito ay walang kulay, mahina ang pagpapahayag at may maasim na lasa.
Pagtatala ng isang kemikal na reaksyon:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.
Ang equilibrium ay medyo malakas na inilipat sa kaliwa - halos 1% lamang ng paunang carbon dioxide ay na-convert sa carbonic acid. Kung mas mataas ang temperatura, mas kaunting mga molekula ng carbonic acid sa solusyon. Kapag kumulo ang tambalan, ito ay ganap na nawawala, at ang solusyon ay nadidisintegrate sa carbon dioxide at tubig. Ang pormula ng istruktura ng carbonic acid ay ipinakita sa ibaba.
Mga katangian ng carbonic acid
Ang carbonic acid ay napakahina. Sa mga solusyon, ito ay nahahati sa hydrogen ions H + at mga compound HCO 3 -. CO 3 - ang mga ion ay nabuo sa napakaliit na dami.
Ang carbonic acid ay dibasic, kaya ang mga salt na nabuo nito ay maaaring medium at acidic. Sa tradisyon ng kemikal ng Russia, ang mga medium na salts ay tinatawag na carbonates, at ang malakas na salts ay tinatawag na bicarbonates.
Kwalitatibong reaksyon
Ang isang posibleng paraan upang makita ang carbon dioxide gas ay ang pagbabago ng linaw ng lime mortar.
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Ang karanasang ito ay kilala mula sa kursong kimika ng paaralan. Sa simula ng reaksyon, ang isang maliit na halaga ng puting precipitate ay nabuo, na pagkatapos ay nawawala kapag ang carbon dioxide ay dumaan sa tubig. Ang pagbabago sa transparency ay nangyayari dahil sa panahon ng proseso ng pakikipag-ugnayan, ang isang hindi matutunaw na tambalan - calcium carbonate - ay na-convert sa isang natutunaw na sangkap - calcium bikarbonate. Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa landas na ito:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.
Produksyon ng carbon dioxide
Kung kailangan mong makakuha ng isang maliit na halaga ng CO2, maaari mong simulan ang reaksyon ng hydrochloric acid na may calcium carbonate (marble). Ang kemikal na notasyon para sa pakikipag-ugnayang ito ay ganito ang hitsura:
CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.
Gayundin para sa layuning ito, ang mga reaksyon ng pagkasunog ng mga sangkap na naglalaman ng carbon, halimbawa acetylene, ay ginagamit:
CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 -.
Ang isang Kipp apparatus ay ginagamit upang kolektahin at iimbak ang nagreresultang gaseous substance.
Para sa mga pangangailangan ng industriya at agrikultura, ang sukat ng produksyon ng carbon dioxide ay dapat malaki. Ang isang popular na paraan para sa malakihang reaksyong ito ay ang pagsunog ng limestone, na gumagawa ng carbon dioxide. Ang formula ng reaksyon ay ibinigay sa ibaba:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
Mga aplikasyon ng carbon dioxide
Ang industriya ng pagkain, pagkatapos ng malakihang produksyon ng "dry ice," ay lumipat sa isang panimula na bagong paraan ng pag-iimbak ng pagkain. Ito ay kailangang-kailangan sa paggawa ng mga carbonated na inumin at mineral na tubig. Ang nilalaman ng CO 2 sa mga inumin ay nagbibigay sa kanila ng pagiging bago at makabuluhang pinapataas ang kanilang buhay sa istante. At ang carbidization ng mineral na tubig ay nagbibigay-daan sa iyo upang maiwasan ang mustiness at hindi kasiya-siyang lasa.
Sa pagluluto, kadalasang ginagamit ang paraan ng pag-aalis ng citric acid na may suka. Ang carbon dioxide na inilabas ay nagbibigay ng fluffiness at lightness sa mga produktong confectionery.
Ang tambalang ito ay kadalasang ginagamit bilang food additive upang mapataas ang shelf life ng mga produktong pagkain. Ayon sa mga internasyonal na pamantayan para sa pag-uuri ng mga additives ng kemikal na nilalaman sa mga produkto, ito ay naka-code na E 290,
Ang pulbos na carbon dioxide ay isa sa mga pinakasikat na sangkap na kasama sa mga pinaghalong pamatay ng apoy. Ang sangkap na ito ay matatagpuan din sa foam ng fire extinguisher.
Pinakamainam na mag-transport at mag-imbak ng carbon dioxide sa mga metal cylinder. Sa mga temperaturang higit sa 31⁰C, ang presyon sa silindro ay maaaring umabot sa kritikal at ang likidong CO 2 ay mapupunta sa isang supercritical na estado na may matinding pagtaas sa operating pressure sa 7.35 MPa. Ang metal cylinder ay maaaring makatiis ng panloob na presyon hanggang sa 22 MPa, kaya ang hanay ng presyon sa mga temperatura na higit sa tatlumpung degree ay itinuturing na ligtas.
