Вуглекислий газ, властивості, отримання та застосування

Вуглекислий газ – бінарна хімічна сполука вуглецю та кисню, що має формулу CO₂.

Вуглекислий газ, формула, молекула, будова, склад, речовина:

Вуглекислий газ (діоксид вуглецю, двоокис вуглецю, вуглекислота, оксид вуглецю (IV), вугільний ангідрид) – безбарвний газ, майже без запаху (у великих концентраціях із кислуватим «содовим» запахом).

Вуглекислий газ – бінарна хімічна сполука вуглецю та кисню, що має формулу CO₂.

Хімічна формула вуглекислого газу CO₂.

Будова молекули вуглекислого газу, структурна формула вуглекислого газу:

Вуглекислий газ важче за повітря приблизно в 1,5 рази. Його щільність за нормальних умов становить 1,98 кг/м 3 , щодо повітря – 1,524. Тому накопичується в низьких місцях, що не провітрюються.

Концентрація вуглекислого газу в повітрі (у атмосфері Землі) становить середньому 0,046 % (за масою) і 0,0314 % (за обсягом).

Вуглекислий газ виробляється в органах і тканинах людини утворюється як один із кінцевих продуктів метаболізму. Він переноситься від тканин по венозній системі і потім виділяється з повітрям, що видихається, через легені. Таким чином, вміст вуглекислого газу в крові велике у венозній системі, зменшується в капілярній мережі легень, і вміст його мало в артеріальній крові. У повітрі, що видихається людиною, міститься близько 4,5% діоксиду вуглецю, що в 60-110 разів більше, ніж у вдихуваному. Організм людини виділяє приблизно 1 кг вуглекислого газу на добу.

Вуглекислий газ розчиняється у воді. У 100 г води розчиняється 0,3803 г CO₂ при 16 °C, 0,3369 г CO₂ – при 20 °C, 0,2515 г CO₂ – при 30 °C.Розчиняючись у воді, утворює вугільну кислоту Н₂CO₃. Розчинний також в ацетоні, бензолі, метанолі та етанолі.

Термічно стійкий за температури менше 1000 °C. За температури 1000 °C відновлюється вугіллям до оксиду вуглецю (II).

При нормальному атмосферному тиску діоксид вуглецю не існує в рідкому стані, існує тільки в твердому або газоподібному стані. Твердий двоокис вуглецю при підвищенні температури не плавиться, а переходить (виганяється) безпосередньо з твердого стану в газоподібний. Твердий двоокис вуглецю також називають сухим льодом. Зовнішній вигляд сухого льоду нагадує звичайну кригу, снігоподібну масу. При сублімації сухий лід поглинає близько 590 кДж/кг (140 ккал/кг) теплоти.

Під тиском 35000 атм. тверда вуглекислота стає провідником електричного струму.

Рідкий вуглекислий газ можна отримати у разі підвищення тиску. Так, при температурі 20 °С та тиску понад 6 МПа (~60 атм.) газ згущується в безбарвну рідину. За нормальних умов (20 °С і 101,3 кПа) при випаровуванні 1 кг рідкої вуглекислоти утворюється 509 л вуглекислого газу. Зберігають і транспортують вуглекислий газ, як правило, у рідкому стані

Двоокис вуглецю негорюча, але в її атмосфері може підтримуватись горіння активних металів, наприклад, лужних металів та лужноземельних – магнію, кальцію, барію.

Двоокис вуглецю нетоксична, невибухонебезпечна.

Гранично допустима концентрація двоокису вуглецю в повітрі робочої зони не встановлена, при оцінці цієї концентрації можна орієнтуватися на нормативи для вугільних та озокеритових шахт, встановлені в межах 0,5% (об.) або 9,2 г/м (див. ГОСТ 8050- 85 «Двоокис вуглецю газоподібний і рідкий.».

За ступенем на організм людини двоокис вуглецю належить до 4-го класу небезпеки по ГОСТ 12.1.007-76.

При концентраціях більше 5% (92 г/м) двоокис вуглецю надає шкідливий вплив на здоров'я людини, тому що вона важча за повітря в півтора рази і може накопичуватися в приміщеннях, що провітрюються слабко, у підлоги і в приямках, а також у внутрішніх обсягах обладнання для отримання, зберігання і транспортування газоподібного, рідкого і твердого двоокису вуглецю. може викликати явище кисневої недостатності та ядухи.

Вуглекислий газ утворюється при гнитті та горінні органічних речовин, внаслідок вулканічної діяльності.

Вуглекислий газ легко пропускає випромінювання в ультрафіолетовій і видимій частинах спектра, що надходить на Землю від Сонця і обігріває її.

Фізичні властивості вуглекислого газу:

Як зловити вуглекислий газ: дайджест економіки № 13

Глобальний перехід на екологічно чисті види енергії займе не один рік, а знизити викиди парникових газів необхідно вже зараз.Спосіб вигадали досить давно: перший завод, який почав працювати з цією технологією, збудували в США в 1972 році. За даними дослідницького центру Global CCS Institute за 2019 рік, у світі працює лише 19 підприємств, які вловлюють CO₂ще 32 знаходяться на різних стадіях будівництва. Їх так мало, бо подібні проекти коштували дуже дорого. Завдяки науково-технічному прогресу сьогодні ця технологія стала доступнішою, і у світі її починають застосовувати масштабніше. Наприклад, уряд Норвегії планує витратити $2,6 млрд на розвиток програми Northern Lights. Насамперед проект торкнеться сміттєспалювальні заводи та цементні фабрики, тому що їх виробничий цикл складно зробити більш екологічним. CO₂, який викидають ці підприємства, планують збирати та скраплювати. Після цього вуглекислий газ «закопуватимуть» на морському дні — наприклад, трубами відправлятимуть у відпрацьовані нафтові родовища. Там він вступить у реакцію з мінералами та осадовими породами та у формі карбонату зможе тисячі років залишатися на морському дні. Вчені з проекту "Веста" (Project Vesta) також пропонують зберігати вуглекислий газ в океанах. Вони хочуть зв'язувати CO₂ за допомогою хімічних реакцій, поширених у природі. Дощова вода, яка містить у собі вуглекислий газ, особливо сильно взаємодіє з мінералами, багатими кремнієм, кальцієм та магнієм. Продукти цих реакцій потім потрапляють до океану, а морські організми переробляють їх і будують панцирі. У природному середовищі такий процес триває довго і вчені хочуть його прискорити. Вони пропонують робити пляжі з олівіну — мінералу, який містить магній та кремній та легко руйнується.Так продукти хімічної реакції потраплятимуть у море швидше, а отже, вдасться зібрати більше CO₂. При цьому учасники проекту вказують на низьку вартість рішення – 1 т вуглекислого газу можна переробити лише за $10. Як пише у своїй доповіді консалтингова компанія McKinsey, CO₂ здатний принести користь у різних галузях промисловості. Так, за допомогою вуглекислого газу можна ефективніше добувати нафту, а також виготовляти з нього бетонні блоки для будівництва та створювати нові види палива, матеріалів та добрив. В результаті рівень викидів CO₂ може як знизитися до нуля, а й стати негативним.

Одним рядком

Дискусія тижня

Джонатан Кузель є засновником некомерційної еко-організації Sierra Institute for Community and Environment. Він живе в штаті Каліфорнія і багато разів стикався з наслідками лісових пожеж — двічі вони загрожували його життю. Кузель упевнений, що поширенню вогню сприяють старі та хворі дерева, які легко спалахують. Під час пожежі у повітря викидається стільки ж вуглекислого газу, скільки за рік виробляють 750 тис. автомобілів. Кузель вважає, що деревину необхідно переробляти та використовувати як паливо. Тоді пожеж та викидів поменшає.

З ним згодні не всі. Багато вчених вказують на те, що виробники біопалива часто захоплюються і використовують не лише старі дерева, а й молоді та здорові. За даними природоохоронної організації Dogwood Alliance, з 2002 року на півдні США вирубали 40 млн акрів змішаного лісу (приблизно 160 тис. км²) та засадили цю територію соснами. Через це багато видів тварин і комах вимерли.До того ж фабрики, які спалюють біомасу, виробляють у 1,5 рази більше вуглекислого газу, ніж вугільні заводи.

Що подивитися: Документальний фільм «2040: Майбутнє чекає», в якому австралійський актор та режисер Деймон Гамо розповідає своїй чотирирічній дочці про те, як зберегти світ за допомогою еко-технологій.

Що послухати

У новому епізоді подкасту йтиметься про те, що робити з непотрібним одягом, чим небезпечний текстиль на звалищах і що таке свопи. Обсяг відходів модної індустрії у світі досягає 92 млн т на рік, більшість із них викидається. На звалищах одяг тліє десятиліттями, виділяючи метан та провокуючи пожежі.

Щоб цього уникнути, необхідно переробляти непотрібні речі або віддавати їх тим, кому вони потрібні. Про те, куди здати текстиль, щоб він не потрапив на звалище, розповість Дар'я Алексєєва із фонду «Друге дихання», який відомий своїми пунктами прийому одягу та мережею магазинів Charity Shop.

У другій частині випуску співзасновниця проекту Swap it and never buy Наїля Гольман розповість про свопи — ще один спосіб подарувати нове життя непотрібним речам.

Що почитати

У своїй книзі «Нова велика міграція» (The Next Great Migration) журналістка Соня Шах розповідає, чому переміщення людей і живих істот планетою «можуть бути ключем до того, щоб підтримати біорізноманіття та життєздатність суспільства». Вона, зокрема, пише про те, як вивчення природи та кліматичні зміни призводять до появи нових видів. Книга поки що доступна тільки англійською мовою.

Більше інформації та новин про те, як «зеленіє» бізнес, право та суспільство у нашому Telegram-каналі. Підписуйтесь.