Ogljikov dioksid: formula, lastnosti in aplikacije

12. 4. 2019

Ogljikov dioksid (ogljikov dioksid) - pogosta spojina. Nastane z različnimi oksidacijami organske snovi. Najpogostejši procesi nastajanja te spojine so propadanje živalskih in rastlinskih ostankov, sežiganje različnih vrst goriva, dihanje živali in rastlin. Na primer, ena oseba sprosti v ozračje približno en kilogram ogljikovega dioksida na dan. Oksid in ogljikov dioksid se lahko tvorita tudi v nežive narave. Ogljikov dioksid se med vulkansko aktivnostjo oddaja in se lahko pridobiva tudi iz virov mineralne vode. Ogljikov dioksid najdemo v majhnih količinah v zemeljski atmosferi. ogljikov dioksid

Značilnosti kemične strukture te spojine mu omogoča, da sodeluje v različnih kemijskih reakcijah, na katerih temelji ogljikov dioksid.

Formula

V spojini te snovi tetravalentni atom ogljika tvori linearno vez z dvema molekulama kisika. Videz takšne molekule lahko predstavimo na naslednji način: formula ogljikovega dioksida

Hibridizacijska teorija razlaga strukturo molekule ogljikovega dioksida na naslednji način: med sp orbitali ogljikovih atomov in dvema 2p orbitali kisika nastanejo dve obstoječi sigma vezi; Ogljikovi p-orbitali, ki ne sodelujejo pri hibridizaciji, so povezani s podobnimi kisikovimi orbitali. Pri kemijskih reakcijah je ogljikov dioksid zapisan v obliki: CO 2.

Fizične lastnosti

V normalnih pogojih je ogljikov dioksid brezbarven plin brez vonja. Težje je od zraka, zato je ogljikov dioksid in se lahko obnaša kot tekočina. Na primer, lahko se izlije iz ene posode v drugo. Ta snov je v vodi slabo topna - v enem liter vode pri 20 ° C se raztopi približno 0,88 l CO 2 . Rahlo znižanje temperature drastično spremeni situacijo - 1,7 litra CO2 se lahko raztopi v istem litru vode pri 17 ° C. Pri močnem hlajenju se ta snov obori v obliki snežnih kosmičev - tako imenovani »suhi led«. To ime izhaja iz dejstva, da se pod normalnim tlakom snov, mimo tekoče faze, takoj spremeni v plin. Tekoči ogljikov dioksid se tvori pri tlaku, ki je malo nad 0,6 MPa in pri sobni temperaturi. 4 ogljikov dioksid

Kemijske lastnosti

Pri interakciji z močnimi oksidacijskimi sredstvi ima 4-ogljikov dioksid oksidativne lastnosti. Tipična reakcija te interakcije je:

C + CO2 = 2CO.

Torej se s pomočjo premoga ogljikov dioksid zmanjša na njegovo bivalentno modifikacijo - ogljikov monoksid.

V normalnih pogojih je ogljikov dioksid inerten. Toda nekatere aktivne kovine lahko v njem gorijo, odstranijo kisik iz spojine in sproščajo ogljikov plin. Tipična reakcija - sežiganje magnezija:

2Mg + CO2 = 2MgO + C.

Med reakcijo nastanejo magnezijev oksid in prosti ogljik. ogljikov monoksid in dioksid

Pri kemičnih spojinah CO 2 pogosto kaže lastnosti tipičnega kislinskega oksida. Na primer, reagira z bazami in osnovne okside. Rezultat reakcije so soli ogljikove kisline.

Na primer, reakcijo spojine natrijevega oksida z ogljikovim dioksidom lahko predstavimo na naslednji način:

Na20 + C02 = Na2C03;

2NaOH + CO2 = Na2C03 + H20;

NaOH + C02 = NaHC03.

Raztopina ogljikove kisline in CO 2

Ogljikov dioksid v vodi tvori raztopino z majhno stopnjo disociacije. Ta raztopina ogljikovega dioksida se imenuje karbonska kislina. Je brezbarven, blag in ima kisel okus.

Zabeležite kemično reakcijo:

CO 2 + H 2 O CO H 2 CO 3.

Ravnovesje je precej odmaknjeno v levo - le okoli 1% začetnega ogljikovega dioksida se spremeni v ogljikovo kislino. Višja kot je temperatura, manjša je raztopina molekul ogljikove kisline. Ko zmes zavre, popolnoma izgine in raztopina razpade v ogljikov dioksid in vodo. Strukturna formula ogljikove kisline je predstavljena spodaj. tekoči ogljikov dioksid

Lastnosti ogljikove kisline

Ogljikova kislina je zelo šibka. V raztopinah se razgradi v vodikove ione H + in spojine HCO 3 - . V zelo majhnih količinah tvorijo CO 3 - ione.

Ogljikova kislina je dibazična, zato so lahko soli, ki jih tvori, srednje in kisle. Srednje soli v ruski kemijski tradiciji se imenujejo karbonati, močne soli pa se imenujejo hidrokarbonati.

Kvalitativna reakcija

Eden od možnih načinov za odkrivanje ogljikovega dioksida je sprememba preglednosti raztopine apna.

Ca (OH) 2 + CO2 = CaCO3 + H20.

Ta izkušnja je znana na šolskem kemijskem tečaju. Na začetku reakcije nastane majhna količina bele oborine, ki nato izgine, ko skozi ogljikov dioksid preide voda. Sprememba preglednosti nastane, ker se v procesu interakcije netopna spojina - kalcijev karbonat pretvori v topno snov - kalcijev bikarbonat. Reakcija poteka po naslednji poti:

CaCO3 + H20 + CO2 = Ca (HCO 3 ) 2 .

Proizvodnja ogljikovega dioksida

Če želite dobiti majhno količino CO2, lahko začnete reakcijo klorovodikovo kislino z kalcijev karbonat (marmor). Kemijski zapis te interakcije izgleda takole:

CaCO3 + HCl = CaCl2 + H20 + CO2.

Tudi za ta namen uporabimo reakcijo zgorevanja snovi, ki vsebujejo ogljik, kot je acetilen:

CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 .

Za zbiranje in shranjevanje nastale plinske snovi z uporabo aparata Kipp.

Za potrebe industrije in kmetijstva mora biti obseg proizvodnje ogljikovega dioksida velik. Priljubljena metoda te velike reakcije je gorenje apnenca, ki povzroči nastajanje ogljikovega dioksida. Reakcijska formula je prikazana spodaj:

CaCO 3 = CaO + CO 2 .

Uporaba ogljikovega dioksida

Živilska industrija je po obsežni proizvodnji "suhega ledu" prešla na popolnoma nov način shranjevanja izdelkov. Nepogrešljiv je pri proizvodnji gaziranih pijač in mineralne vode. Vsebnost CO 2 v pijači jim daje svežino in znatno podaljša rok uporabnosti. Carbidizacija mineralne vode vam omogoča, da se izognete nepopustljivosti in neprijetnemu okusu. ogljikov dioksid v vodi

Pri kuhanju se pogosto uporablja citronska kislina. Emisija ogljikovega dioksida hkrati daje slaščice slaščico in lahkotnost.

Ta spojina se pogosto uporablja kot aditiv za živila, ki poveča rok uporabnosti živilskih proizvodov. V skladu z mednarodnimi standardi za razvrščanje vsebnosti kemičnih dodatkov v proizvodih, preide pod oznako E 290,

Ogljikov dioksid v prahu je ena izmed najbolj priljubljenih snovi, ki sestavljajo mešanice za gašenje. To snov najdemo v gasilnih aparatih s peno.

Najbolje je transportirati in shranjevati ogljikov dioksid v kovinskih valjih. Pri temperaturah nad 31 ° C lahko tlak v cilindru doseže kritično vrednost, tekoči CO 2 pa v superkritično stanje z močnim povečanjem delovnega tlaka na 7,35 MPa. Kovinska posoda lahko prenese notranji tlak do 22 MPa, zato se razpon tlaka pri temperaturah nad trideset stopinj šteje za varnega.