(IV), въглероден диоксид или въглероден диоксид. Нарича се още въглероден анхидрид. Това е напълно безцветен газ без мирис и кисел вкус. Въглеродният диоксид е по-тежък от въздуха и е слабо разтворим във вода. При температури под - 78 градуса по Целзий кристализира и става като сняг.

Това вещество преминава от газообразно състояние в твърдо, тъй като не може да съществува в течно състояние при атмосферно налягане. Плътност въглероден двуокиспри нормални условия е 1,97 kg/m3 - 1,5 пъти по-висок въглероден диоксид в твърда форма се нарича "сух лед". IN течно състояниев който може да се съхранява дълго време, превключва, когато налягането се увеличи. Нека разгледаме по-отблизо това вещество и неговите химическа структура.

Въглеродният диоксид, чиято формула е CO2, се състои от въглерод и кислород и се получава в резултат на изгаряне или гниене на органични вещества. Въглеродният окис се намира във въздуха и подземните минерални извори. Хората и животните също отделят въглероден диоксид, когато издишват. Растенията без светлина го отделят и интензивно го абсорбират по време на фотосинтеза. Благодарение на метаболитния процес на клетките на всички живи същества, въглеродният окис е един от основните компоненти на околната природа.

Този газ не е токсичен, но ако се натрупа във високи концентрации, може да започне задушаване (хиперкапния), а при недостига му се развива обратното състояние - хипокапния. Въглеродният диоксид предава и отразява инфрачервените лъчи. Това е, което пряко засяга глобално затопляне. Това се дължи на факта, че нивото на съдържанието му в атмосферата непрекъснато нараства, което води до парников ефект.

Въглеродният диоксид се произвежда промишлено от дим или пещни газове, или чрез разлагане на доломит и варовикови карбонати. Сместа от тези газове се измива старателно със специален разтвор, състоящ се от калиев карбонат. След това се превръща в бикарбонат и се разлага при нагряване, което води до освобождаване на въглероден диоксид. Въглеродният диоксид (H2CO3) се образува от въглероден диоксид, разтворен във вода, но в съвременни условияТе го получават и по други, по-прогресивни методи. След като въглеродният диоксид се пречисти, той се компресира, охлажда и изпомпва в цилиндри.

В индустрията това вещество се използва широко и универсално. Производителите на храни го използват като набухвател (например за тесто) или като консервант (E290). С помощта на въглероден диоксид се произвеждат различни тонизиращи напитки и газирани напитки, които са толкова обичани не само от децата, но и от възрастните. Въглеродният диоксид се използва при производството на сода за хляб, бира, захар и пенливи вина.

Въглеродният диоксид се използва и в производството на ефективни пожарогасители. С помощта на въглероден диоксид се създава активна среда, необходима за висока температураВ заваръчната дъга въглеродният диоксид се разпада на кислород и въглероден окис. Кислородът взаимодейства с течния метал и го окислява. Въглеродният диоксид в кутии се използва в пневматични оръжия и пистолети.

Авиомоделистите използват това вещество като гориво за своите модели. С помощта на въглероден диоксид можете значително да увеличите добива на култури, отглеждани в оранжерия. Намира широко приложение и в индустрията, в която хранителните продукти се запазват много по-добре. Използва се като хладилен агент в хладилници, фризери, електрически генератори и други ТЕЦ.

Вещество с химична формула CO2 и молекулно тегло 44,011 g/mol, който може да съществува в четири фазови състояния - газообразно, течно, твърдо и суперкритично.

Газообразното състояние на CO2 обикновено се нарича въглероден диоксид. При атмосферно налягане е безцветен газ без мирис, при температура от +20? С плътност 1,839 kg/m? (1,52 пъти по-тежък от въздуха), разтваря се добре във вода (0,88 обема в 1 обем вода), частично взаимодействайки в него с образуването на въглеродна киселина. Включен в атмосферата е средно 0,035% от обема. По време на внезапно охлаждане, дължащо се на разширение (разширяване), CO2 може да десублимира - да премине директно в твърдо състояние, заобикаляйки течната фаза.

Въглеродният диоксид преди това често се съхраняваше в стационарни газови резервоари. В момента този метод на съхранение не се използва; въглероден диоксид в необходимо количествополучава се директно на място - чрез изпаряване на течен въглероден диоксид в газификатор. Тогава газът може лесно да се изпомпва през всеки газопровод под налягане от 2-6 атмосфери.

Течното състояние на CO2 технически се нарича „течен въглероден диоксид“ или просто „въглероден диоксид“. Това е безцветна течност без мирис, средна плътност 771 kg/m3, което съществува само при налягане от 3,482...519 kPa при температура от 0...-56,5 градуса C („нискотемпературен въглероден диоксид“), или под налягане от 3,482...7,383 kPa при температура от 0...+31,0 градуса С („въглероден диоксид високо налягане"). Въглеродният диоксид под високо налягане най-често се произвежда чрез компресиране на въглероден диоксид до кондензационно налягане, като същевременно се охлажда с вода. Нискотемпературният въглероден диоксид, който е основната форма на въглероден диоксид за промишлена консумация, най-често се произвежда чрез цикъл с високо налягане чрез тристепенно охлаждане и дроселиране в специални инсталации.

За ниска и средна консумация на въглероден диоксид (високо налягане) се използват различни стоманени бутилки за неговото съхранение и транспортиране (от бутилки за битови сифони до контейнери с вместимост 55 литра). Най-често срещаният е 40-литров цилиндър с работно налягане 15 000 kPa, съдържащ 24 kg въглероден диоксид. Стоманените бутилки не изискват допълнителни грижи; въглеродният диоксид се съхранява без загуби за дълго време. Бутилките с въглероден диоксид под високо налягане са боядисани в черно.

За значително потребление се използват изотермични резервоари с различен капацитет, оборудвани със сервизни хладилни агрегати, за съхранение и транспортиране на нискотемпературен течен въглероден диоксид. Съществуват складови (стационарни) вертикални и хоризонтални резервоари с вместимост от 3 до 250 тона, транспортируеми резервоари с вместимост от 3 до 18 тона изискват изграждане на фундамент и се използват предимно в условия на ограничено пространство за разполагане. Използването на хоризонтални резервоари позволява да се намалят разходите за фундаменти, особено ако има обща рамка с станция за въглероден диоксид. Резервоарите се състоят от вътрешен заварен съд, изработен от нискотемпературна стомана и с полиуретанова пяна или вакуумна топлоизолация; външен корпус от пластмаса, поцинкована или неръждаема стомана; тръбопроводи, фитинги и устройства за управление. Вътрешните и външните повърхности на заварения съд са подложени на специална обработка, като по този начин се намалява вероятността от повърхностна корозия на метала. В скъпите вносни модели външният запечатан корпус е изработен от алуминий. Използването на резервоари осигурява пълнене и източване на течен въглероден диоксид; съхранение и транспортиране без загуба на продукт; визуален контрол на теглото и работното налягане по време на зареждане, по време на съхранение и дозиране. Всички видове резервоари са оборудвани с многостепенна система за сигурност. Предпазните клапани позволяват проверка и ремонт без спиране и изпразване на резервоара.

При мигновено понижаване на налягането до атмосферно налягане, което се получава по време на инжектиране в специална разширителна камера (дроселиране), течният въглероден диоксид моментално се превръща в газ и тънка снежна маса, която се пресова и се получава въглероден диоксид в твърдо състояние , което обикновено се нарича "сух лед". При атмосферно налягане представлява бяла стъкловидна маса с плътност 1,562 kg/m?, с температура -78,5 °C, която на открито сублимира - постепенно се изпарява, заобикаляйки течното състояние. Сухият лед може също да бъде получен директно от инсталации с високо налягане, използвани за производство на нискотемпературен въглероден диоксид от газови смесисъдържащи CO2 в количество най-малко 75-80%. Обемният охлаждащ капацитет на сухия лед е почти 3 пъти по-голям от този на водния лед и възлиза на 573,6 kJ/kg.

Твърдият въглероден диоксид обикновено се произвежда в брикети с размери 200 × 100 × 20-70 mm, в гранули с диаметър 3, 6, 10, 12 и 16 mm, рядко под формата на най-фин прах („сух сняг”). Брикетите, гранулите и снегът се съхраняват не повече от 1-2 дни в стационарни подземни складове от шахтен тип, разделени на малки отделения; транспортирани в специални изолирани контейнери с предпазен клапан. Използвани контейнери различни производителис капацитет от 40 до 300 kg или повече. Загубите от сублимация са в зависимост от температурата на околната среда 4-6% или повече на ден.

При налягане над 7,39 kPa и температура над 31,6 градуса C въглеродният диоксид е в така нареченото суперкритично състояние, при което плътността му е като на течност, а вискозитетът и повърхностното напрежение са като на газ. Това необичайно физическо вещество (течност) е отличен неполярен разтворител. Суперкритичният CO2 е в състояние напълно или селективно да извлече всички неполярни съставки с молекулно тегло под 2000 далтона: терпени, восъци, пигменти, високомолекулни наситени и ненаситени мастни киселини, алкалоиди, мастноразтворими витамини и фитостероли. Неразтворимите вещества за суперкритичен CO2 са целулоза, нишесте, органични и неорганични полимери с високо молекулно тегло, захари, гликозидни вещества, протеини, метали и соли на много метали. Притежание подобни имоти, суперкритичният въглероден диоксид все повече се използва в процесите на екстракция, фракциониране и импрегниране на органични и неорганични вещества. Освен това е обещаваща работна течност за съвременни топлинни двигатели.

• Специфично тегло. Специфичното тегло на въглеродния диоксид зависи от налягането, температурата и агрегатно състояние, в който тя се намира.
• Критичната температура на въглеродния диоксид е +31 градуса. Специфично тегло на въглеродния диоксид при 0 градуса и налягане 760 mm Hg. равно на 1,9769 kg/m3.
• Молекулното тегло на въглеродния диоксид е 44,0. Относителното тегло на въглеродния диоксид спрямо въздуха е 1,529.
• Течен въглероден диоксид при температури над 0 градуса. много по-лек от водата и може да се съхранява само под налягане.
• Специфичното тегло на твърдия въглероден диоксид зависи от метода на неговото производство. Течният въглероден диоксид, когато се замрази, се превръща в сух лед, който е прозрачен, стъклен твърдо. В този случай твърдият въглероден диоксид има най-висока плътност (при нормално наляганев съд, охладен до минус 79 градуса, плътността е 1,56). Промишленият твърд въглероден диоксид има бял цвят, твърдостта е близка до креда,
• специфичното му тегло варира в зависимост от метода на производство в диапазона 1,3 - 1,6.

• Уравнение на състоянието.Връзката между обема, температурата и налягането на въглеродния диоксид се изразява с уравнението
• V= R T/p - A, където
• V - обем, m3/kg;
• R - газова константа 848/44 = 19.273;
• T - температура, K градуса;
• p налягане, kg/m2;
• А е допълнителен член, характеризиращ отклонението от уравнението на състоянието за идеален газ. Изразява се чрез зависимостта A = (0,0825 + (1,225)10-7 r)/(T/100)10/3.

• Тройна точка на въглероден диоксид.Тройната точка се характеризира с налягане от 5,28 ata (kg/cm2) и температура от минус 56,6 градуса.
• Въглеродният диоксид може да съществува и в трите състояния (твърдо, течно и газообразно) само в тройната точка. При налягане под 5,28 ata (kg/cm2) (или при температури под минус 56,6 градуса) въглеродният диоксид може да съществува само в твърдо и газообразно състояние.
• В областта пара-течност, т.е. над тройната точка са валидни следните отношения
• i"x + i"" y = i,
• x + y = 1, където,
• x и y - делът на веществото в течна и парообразна форма;
• i" е енталпията на течността;
• i"" - енталпия на парата;
• i е енталпията на сместа.
• От тези стойности е лесно да се определят стойностите на x и y. Съответно, за областта под тройната точка ще бъдат валидни следните уравнения:
• i"" y + i"" z = i,
• y + z = 1, където,
• i"" - енталпия на твърд въглероден диоксид;
• z е частта на веществото в твърдо състояние.
• В тройната точка за три фази също има само две уравнения
• i" x + i"" y + i""" z = i,
• x + y + z = 1.
• Познавайки стойностите на i," i"," i""" за тройната точка и използвайки дадените уравнения, можете да определите енталпията на сместа за всяка точка.

• Топлинен капацитет.Топлинният капацитет на въглеродния диоксид при температура от 20 градуса. и 1 ата е
• Ср = 0,202 и Сv = 0,156 kcal/kg*deg. Адиабатен индекс k =1,30.
• Топлинният капацитет на течния въглероден диоксид в температурния диапазон от -50 до +20 градуса. се характеризира със следните стойности, kcal/kg*deg. :
• Deg.C -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
• ср., 0.47 0.49 0.515 0.514 0.517 0.6 0.64 0.68

• Точка на топене.Топенето на твърд въглероден диоксид става при температури и налягания, съответстващи на тройната точка (t = -56,6 градуса и p = 5,28 ata) или над нея.
• Под тройната точка твърдият въглероден диоксид сублимира. Температурата на сублимация е функция на налягането: при нормално налягане е -78,5 градуса, във вакуум може да бъде -100 градуса. и по-долу.

• Енталпия.Енталпията на парите на въглеродния диоксид в широк диапазон от температури и налягания се определя с помощта на уравнението на Планк и Куприянов.
• i = 169,34 + (0,1955 + 0,000115t)t - 8,3724 p(1 + 0,007424p)/0,01T(10/3), където
• I - kcal/kg, p - kg/cm2, T - градуси K, t - градуси C.
• Енталпията на течния въглероден диоксид във всяка точка може лесно да се определи чрез изваждане на латентната топлина на изпаряване от енталпията на наситената пара. По същия начин, чрез изваждане на латентната топлина на сублимация, може да се определи енталпията на твърдия въглероден диоксид.

• Топлопроводимост. Топлинна проводимост на въглероден диоксид при 0 градуса. е 0,012 kcal/m*час*градус С, а при температура -78 градуса. пада до 0,008 kcal/m*h*deg.S.
• Данни за топлопроводимостта на въглеродния диоксид в 10 4 супени лъжици. kcal/m*час*градус C при положителни температури са дадени в таблицата.
• Налягане, kg/cm2 10 градуса. 20 градуса 30 градуса 40 градуса
• Газ въглероден диоксид
• 1 130 136 142 148
• 20 - 147 152 157
• 40 - 173 174 175
• 60 - - 228 213
• 80 - - - 325
• Течен въглероден диоксид
• 50 848 - - -
• 60 870 753 - -
• 70 888 776 - -
• 80 906 795 670
  Топлинната проводимост на твърдия въглероден диоксид може да се изчисли по формулата:
  236.5/T1.216 st., kcal/m*hour*deg.S.

• Коефициент на термично разширение.Коефициентът на обемно разширение a на твърдия въглероден диоксид се изчислява в зависимост от промяната специфично теглои температура. Коефициентът на линейно разширение се определя от израза b = a/3. В температурен диапазон от -56 до -80 градуса. коефициентите имат следните стойности: a *10*5st. = 185,5-117,0, b* 10* 5 бр. = 61,8-39,0.

• Вискозитет.Вискозитет на въглероден диоксид 10 * 6ст. в зависимост от налягането и температурата (kg*sec/m2)
• Налягане, при -15 градуса. 0 градуса 20 градуса 40 градуса
• 5 1,38 1,42 1,49 1,60
• 30 12,04 1,63 1,61 1,72
• 75 13,13 12,01 8,32 2,30

• Диелектрична константа.Диелектричната константа на течния въглероден диоксид при 50 - 125 ati е в диапазона 1,6016 - 1,6425.
• Диелектрична константа на въглероден диоксид при 15 градуса. и налягане 9.4 - 39 ати 1.009 - 1.060.

• Съдържание на влага на въглероден диоксид.Съдържанието на водна пара във влажния въглероден диоксид се определя с помощта на уравнението,
• X = 18/44 * p’/p - p’ = 0,41 p’/p - p’ kg/kg, където
• p’ - парциално налягане на водните пари при 100% насищане;
• p е общото налягане на парогазовата смес.

• Разтворимост на въглероден диоксид във вода.Разтворимостта на газовете се измерва чрез обеми газ, приведени до нормални условия (0 градуса, C и 760 mm Hg) на обем разтворител.
• Разтворимостта на въглеродния диоксид във вода при умерени температури и налягания до 4 - 5 atm се подчинява на закона на Хенри, който се изразява с уравнението
• P = N X, където
• P е парциалното налягане на газа над течността;
• X е количеството газ в молове;
• H - коефициент на Хенри.

• Течен въглероден диоксид като разтворител.Разтворимост на смазочното масло в течен въглероден диоксид при температура -20 градуса. до +25 градуса. е 0,388 g в 100 CO2,
• и нараства до 0,718 g на 100 g CO2 при температура +25 градуса. СЪС.
• Разтворимостта на вода в течен въглероден диоксид в температурния диапазон от -5,8 до +22,9 градуса. е не повече от 0,05% тегловни.

Мерки за безопасност

По отношение на степента на въздействие върху човешкото тяло въглеродният диоксид принадлежи към 4-ти клас на опасност съгласно GOST 12.1.007-76 " Вредни вещества. Класификация и Общи изискваниясигурност." Максимално допустима концентрация във въздуха работна зонане е установена, при оценката на тази концентрация трябва да се съсредоточите върху стандартите за въглищни и озокеритни мини, определени в рамките на 0,5%.

При използване на сух лед, при използване на съдове с течен нискотемпературен въглероден диоксид трябва да се осигурят мерки за безопасност, за да се предотврати измръзване на ръцете и други части на тялото на работника.

Загуба на сила, слабост, главоболие, депресия - познато ли е това състояние? Най-често това се случва през есента и зимата и лошо чувствоприписват на недостиг слънчева светлина. Но не е това, а излишъкът от въглероден диоксид във въздуха, който дишате. Ситуацията с нивата на CO₂ в жилищните помещения и транспорта у нас е наистина катастрофална. задух, висока влажности мухъл също са следствие от липсата на вентилация. Запечатан пластмасови прозорциа климатиците само влошават положението. Знаете ли, че когато нивото на въглероден диоксид във въздуха е два пъти по-високо (спрямо уличния фон), мозъчната активност намалява 2 пъти? Между другото, прозяването на студентите по време на лекции е индикатор за повишено съдържание на CO₂ в класната стая. И много често няма вентилация офис сгради. За каква производителност можем да говорим, ако мозъкът на човек просто не работи?

Така че нека започнем с основите. Когато човек диша, той абсорбира кислород и отделя въглероден диоксид. Въглеродният диоксид също се отделя при изгаряне на въглеводороди. Средното ниво на CO₂ на нашата планета е понастоящеме около 400 PPM (Части на милион - части на милион, или 0,04%) и непрекъснато нараства поради постоянен растежконсумация на петролни продукти. В същото време си струва да знаете, че дърветата абсорбират въглероден диоксид и именно това е основната им функция (а не, както погрешно смятат, че произвеждат само кислород).

Докато човек е на открито няма проблеми, но те започват, когато е на закрито. Ако човек е затворен в затворена стая без приток на чист въздух, тогава той ще умре не от липса на кислород, както повечето хора погрешно смятат, а от многократно превишаване на нивото на въглероден диоксид, което самият човек е произвел в белите му дробове. Нека оставим настрана проблемите с вентилацията на обществения транспорт (ще пиша за това отделно) и да насочим вниманието си към градските апартаменти / селски къщи, в които има масова липса на вентилация.

В същото време човек прекарва поне една трета от живота си в къщата/апартамента си, а всъщност половината от него - не можете да спестите от собственото си здраве!

2. Проблемът с високото съдържание на CO₂ във въздуха е особено актуален през студения сезон, тъй като... През лятото почти всички са с отворени прозорци през цялото време. И с настъпването на студеното време прозорците се отварят все по-рядко, което в крайна сметка се свежда до периодично проветряване. И какво съвпадение, именно през студения сезон се появяват депресия, сънливост и загуба на сила.

3. Преди това дори имаше такава традиция - да се запечатат пукнатините в прозорците преди студеното време. Често, заедно с вентилационни отвори, те напълно изключват притока на чист въздух в къщата. Още веднъж подчертавам, че Свеж въздухТой е необходим не защото съдържа необходимия за дишане кислород, а за да се намали излишното съдържание на въглероден диоксид чрез заместване на въздуха в помещението.

4. Много хора смятат, че имат качулка (в апартаментите, поне в кухнята и банята), и стаята ще се вентилира през нея. Да, в допълнение, инсталиране на пластмасови прозорци, които са напълно запечатани. Но как въздухът ще отиде в отработените газове, ако нямате приток под формата на пукнатини в рамките или отворен прозорец? И при добра тяга обикновено издърпва въздух от входа.

5. Единственото по-лошо е да инсталирате климатик под формата на сплит система и да го използвате при затворени прозорци. Запомнете, когато климатикът работи, НЕ затваряйте прозорците! Ето една модерна херметична селска къща, която няма пропуски в обвивката на сградата. И не е нужно да се заблуждавате от истории, че дървото или газобетонът „дишат“ и следователно може да ви пука за вентилацията. Не забравяйте, че този термин се отнася до високата паропропускливост на материала, а не до способността да доставя чист уличен въздух в къщата.

6. Повечето са ограничени до изпускателен вентилатор от банята и кухнята. Добре, вентилаторът е включен, всички прозорци и врати в къщата са затворени. Какъв ще бъде резултатът? Така е, ще има вакуум в къщата, защото няма откъде да дойде нов въздух. Да се естествена вентилацияработеше, чист въздух трябва да влезе в къщата.

7. За измерване на нивото на въглероден диоксид във въздуха вече се появиха относително достъпни сензори с NDIR сензор. Недисперсионният инфрачервен (NDIR) се основава на промяната в инфрачервения интензитет преди и след абсорбцията в инфрачервен детектор със селективна чувствителност. Първоначално щях да купя такъв сензор на Aliexpress миналата година (тогава струваше около $100), но повишената цена поради покачването на курса на долара ме накара да мисля и да търся алтернативни опции. Неочаквано този сензор беше открит в Русия под Руска марказа същите 100 долара по миналогодишния курс. Като цяло намерих най-добрата сделка на Yandex.Market и закупих сензора на цена от 3500 рубли. Моделът се казва MT8057. Разбира се, сензорът има грешка, но това не е важно, когато става въпрос за измервания с концентрации на въглероден диоксид няколко пъти по-високи от нормалните.

8. Затворени пластмасови прозорци, климатици - всичко това е глупост в сравнение с газовата печка в апартамента (за снимката, която запалих газов котлон, защото За да се заснеме плочата, трябваше да се измие).

9. И така, цялото внимание на графика. Кухня 9 квадратни метра, тавани с височина 3 метра, отворена вратакъм кухнята (!), затворен прозорец, има аспиратор с естествено течение (през лятото течението е слабо), един човек. Сензорът се намира на височина 1 метър от пода, на маса за хранене. „Нормалното“ ниво на CO₂ в стая без хора е около 600 PPM. Един човек идва и нивото на CO₂ веднага се повишава. Листа - пада. Пак идва – пак става. И след това включва една (!) газова горелка. Нивата на CO₂ се повишават над 2000 PPM почти моментално. Безпокойство! Отваряме прозореца. Наблюдаваме как концентрацията на въглероден диоксид във въздуха бавно намалява. И добавете още 1-2 човека тук. Дори и да не включите газовата печка, тогава 3-ма възрастни, без да вършите тежка работа физическа работаповишете нивото на CO₂ в помещението до критично ниво за 30 минути.

Гответе за газова печка? Не забравяйте да отворите прозореца и да включите аспиратора (направете и двете едновременно).

Пуснахте ли климатика? Не забравяйте да отворите прозореца.

Само в стаята ли си? Не забравяйте да отворите прозореца. И ако в стаята има много хора, отворете прозореца.

И през нощта, докато спите, прозорецът трябва да бъде отворен.

Накратко, или трябва да имате вентилационен отвор или винаги отворен прозорец.

10. Относно дърветата и как те могат да бъдат полезни. Тяхната най-важна функция по време на процеса на растеж е абсорбирането на въглероден диоксид. Малко хора се замислят защо горят дърва и откъде идва толкова много енергия. Така че тази енергия под формата на въглерод се натрупва в ствола на дървото в резултат на абсорбцията на въглероден диоксид. Дърветата произвеждат кислород като страничен продукт от реакцията на фотосинтеза.

11. Отварянето на прозорец през топлия сезон не е трудно и като цяло през лятото проблемът не е толкова належащ (с изключение на случаите на използване на климатици с затворени прозорци). Проблемите започват през зимата, защото никой не държи прозореца отворен през цялото време, това означава огромни неконтролируеми загуби на топлина и просто ще бъде студено. Точно в този момент трябва да се алармира. Здравето е безценно.

Проблемът е много сериозен и глобален. Например до миналата есен изобщо не мислех за значението на вентилацията за здравето: какво има в апартамента, какво има в Вила. Ако се вгледате в миналото, то е точно редовната есенна депресия, сънливост и лошо настроениеПрез студения сезон на годината в градски апартамент те ме насърчиха да мисля в посока на необходимостта да напусна града, така да се каже, и да строя, защото... През есента и зимата имах главоболие и обща слабост на тялото, когато бях в града. Но щом излязох сред природата, проблемът изчезна. Отдадох всичко на липсата на слънчева светлина, но не това беше проблемът. През зимата спрях да държа прозореца отворен (беше студено) и CO₂ в апартамента беше в пъти по-висок.

Най-простият и достъпно решениепроблеми - дръжте прозореца отворен през цялото време или проветрете въз основа на показанията от сензора за CO₂. Нормално ниво на CO₂ в помещението може да се счита за концентрация до 1000 PPM; ако е по-високо, е необходимо спешно да се проветри. Влажността може да се счита за косвен индикатор за високи концентрации на въглероден диоксид във въздуха. Ако без обективни причини и понижаване на температурата в помещението влажността започне да се повишава, това означава, че нивото на CO₂ се повишава.

Опасността от повишени концентрации на въглероден диоксид във въздуха е, че човешкото тялореагира с много голямо закъснение. Докато почувствате, че стаята е задушна и трябва да се проветри, вече сте били в стая с високо съдържание на CO₂ във въздуха поне половин час.

В следващата публикация ще говоря какви проблеми има с вентилацията в градския транспорт (автобуси, влакове, самолети). Ще ви покажа и как правилно да организирате вентилацията в селска къща, за която всички някак си забравят.

Следва продължение.

Статии по темата за самообучение.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Въглероден диоксид (въглероден диоксид, въглероден анхидрид, въглероден диоксид) - въглероден оксид (IV).

Формулата е CO2. Моларна маса - 44 g/mol.

Химични свойства на въглеродния диоксид

Въглеродният диоксид принадлежи към класа киселинни оксиди, т.е. когато реагира с вода, той образува киселина, наречена въглерод. Карбоксилната киселина е химически нестабилна и по време на образуването веднага се разлага на компонентите си, т.е. реакцията на въглероден диоксид с вода е обратима:

CO2 + H2O ↔ CO2 × H2O (разтвор) ↔ H2CO3.

При нагряване въглеродният диоксид се разлага на въглероден оксид и кислород:

2CO2 = 2CO + O2.

Като всички киселинни оксиди, въглеродният диоксид се характеризира с реакции с основни оксиди (образувани само от активни метали) и основи:

CaO + CO2 = CaCO3;

Al2O3 + 3CO2 = Al2 (CO3) 3;

CO2 + NaOH (разреден) = NaHCO3;

CO2 + 2NaOH (конц.) = Na2CO3 + H2O.

Въглеродният диоксид не поддържа горенето, в него горят само активни метали:

CO2 + 2Mg = C + 2MgO(t^(\circ));

CO2 + 2Ca = C + 2CaO (t^(\circ)).

Въглеродният диоксид реагира с прости вещества, като водород и въглерод:

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O (t^(\circ), kat = Cu2O);

CO2 + C = 2CO(t^(\circ)).

Когато въглеродният диоксид реагира с активни метални пероксиди, се образуват карбонати и се отделя кислород:

2CO2 + 2Na2O2 = 2Na2CO3 + O2.

Качествената реакция на въглеродния диоксид е реакцията на взаимодействието му с варовита вода (мляко), тоест с калциев хидроксид, в който се образува бяла утайка- калциев карбонат:

CO2 + Ca (OH) 2 = CaCO3 ↓ + H2O.

Физични свойства на въглеродния диоксид

Въглеродният диоксид е газообразно вещество без цвят и мирис. По-тежки от въздуха. Топлоустойчивост. При компресиране и охлаждане лесно преминава в течно и твърдо състояние. Въглеродният диоксид в твърдо агрегатно състояние се нарича "сух лед" и лесно се сублимира при стайна температура. Въглеродният диоксид е слабо разтворим във вода и частично реагира с нея. Плътност - 1.977 g/l.

Производство и използване на въглероден диоксид

Има промишлени и лабораторни методи за производство на въглероден диоксид. Така в промишлеността се получава чрез изгаряне на варовик (1) и в лабораторията под въздействието на силни киселини върху карбонатни соли (2):

CaCO3 = CaO + CO2 (t^(\circ)) (1);

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O (2).

Въглеродният диоксид се използва в хранителни продукти(газиране на лимонада), химически (контрол на температурата при производството на синтетични влакна), металургични (защита заобикаляща среда, като отлагане на кафяв газ) и други индустрии.

Примери за решаване на проблеми

Задача

Какъв обем въглероден диоксид ще се отдели при действието на 200 g 10% разтвор на азотна киселина на 90 g калциев карбонат, съдържащ 8% примеси, неразтворими в киселина?

Решение

Разтвор Моларна маса на азотна киселина и калциев карбонат, изчислена с помощта на табл химически елементиД.И. Менделеев - съответно 63 и 100 g/mol.

Нека напишем уравнението за разтваряне на варовик в азотна киселина:

CaCO3 + 2HNO3 → Ca (NO3) 2 + CO2 + H2O.

ω (CaCO3) cl = 100% - ωпримес = 100% - 8% = 92% = 0,92.

Тогава масата на чистия калциев карбонат е:

m (CaCO3) cl = m варовик × ω (CaCO3) cl / 100%;

m (CaCO3) Cl = 90 × 92/100% = 82,8 g

Количество калциев карбонат:

n (CaCO3) = m (CaCO3) cl / M (CaCO3);

n (CaCO3) = 82,8 / 100 = 0,83 mol.

Масата на азотната киселина в разтвор ще бъде равна на:

m (HNO3) = m (HNO3) разтвор × ω (HNO3) / 100%;

m (HNO3) = 200 × 10/100% = 20 g.

Количество вещество калциева азотна киселина:

n (HNO3) = m (HNO3) / M (HNO3);

n(HNO3) = 20/63 = 0,32 mol.

Чрез сравняване на количествата вещества, участващи в реакцията, ние определяме, че азотната киселина е в недостиг, така че извършваме допълнителни изчисления за азотната киселина. Съгласно уравнението на реакцията n(HNO3): n(CO2) = 2:1, така че n(CO2) = 1/2 × n(HNO3) = 0,16 mol. Тогава обемът на въглеродния диоксид ще бъде равен на:

V (CO2) = n (CO2) × Vm;

V(CO2) = 0,16 × 22,4 = 3,58 g.

Отговор

Обем въглероден диоксид - 3,58 g.

Задача

Определете количеството въглероден диоксид с тегло 35 g

Решение

Решение Масата на веществото и неговият обем са свързани помежду си с количеството вещество. Нека запишем формулите за изчисляване на количеството вещество по маса и обем:

Приравнява изразите, записани вдясно, и ще изразим обема:

V = m × Vm / M.

Изчислете обема на въглеродния диоксид от получената формула. Моларна маса на въглероден диоксид, изчислена с помощта на таблица на елементите D.I. Менделеев - 44 g/mol.

V (CO2) = 35 × 22,4 / 44 = 17,82 l.

Отговор

Обемът на въглеродния диоксид е 17,82 литра.

Цели:

• Разширете разбирането си за истории за открития, свойства и практическо приложение на въглеродния диоксид.
• Запознайте учениците с лабораторните методи за получаване на въглероден диоксид.
• Продължаване на изграждането на експериментални умения на учениците.

Използвани техники:“верни и неверни твърдения”, “зигзаг-1”, клъстери.

Лабораторно оборудване:лабораторен стенд, устройство за получаване на газове, чаша 50 ml, парчета мрамор, солна киселина (1:2), варна вода, скоба на Мор.

I. Етап на повикване

На етапа на предизвикателството се използва техниката „верни и неверни твърдения“.

Изявления

II. Етап на зачеване

1. Организация на дейности в работни групи, участниците в които получават текстове по петте основни теми на „зигзага“:

1. История на откриването на въглеродния диоксид
2. Въглероден диоксид в природата
3. Произвеждане на въглероден диоксид
4. Свойства на въглеродния диоксид
5. Практическа употребавъглероден двуокис

Има първоначално запознаване с текста, първоначално четене.

2. Работа в експертни групи.

Експертните групи обединяват „експерти“ по конкретни въпроси. Тяхната задача е да прочетат внимателно текста, да подчертаят ключови фрази и нови понятия или да използват клъстери и различни схемиза графично представяне на текстовото съдържание (работата се извършва индивидуално).

3. Подбор на материал, неговото структуриране и допълване (групова работа)

4. Подготовка за излъчване на текст в работни групи

• 1-ва групаексперти съставят справочно резюме „Историята на откриването на въглеродния диоксид“
• 2-ра групаексперти съставят диаграма на разпределението на въглеродния диоксид в природата
• 3-та групаексперти изготвят схема за производство на въглероден диоксид и чертеж на инсталацията за неговото производство
• 4-та групаексперти съставят класификация на свойствата на въглеродния диоксид
• 5-та групаексперти съставят схема за практическо използване на въглеродния диоксид

5. Подготовка за презентацията (постер)

III. Етап на размисъл

Върнете се към работните групи

1. Излъчване в група от теми 1–5 последователно. Сглобяване на инсталация за производство на въглероден диоксид. Получаване на въглероден диоксид и изследване на неговите свойства.
2. Обсъждане на експерименталните резултати.
3. Представяне на отделни теми.
4. Върнете се към „верни и неверни твърдения“. Тестване на вашите първоначални предположения. Подреждане на нови икони.

Може да изглежда така:

Изявления
1. Въглеродният диоксид е „див газ“.
2. Моретата и океаните съдържат 60 пъти повече въглероден диоксид от земната атмосфера.
3. Естествени изворивъглероден диоксид се наричат ​​мофети.
4. В околностите на Неапол има “Кучешка пещера”, в която кучетата не се допускат.
5. В лабораториите въглеродният диоксид се произвежда чрез действието на сярна киселина върху парчета мрамор.
6. Въглеродният диоксид е газ без цвят и мирис, по-лек от въздуха, силно разтворим във вода.
7. Твърдият въглероден диоксид се нарича "сух лед".
8. Варовата вода е разтвор на калциев хидроксид във вода.

Текстове по петте основни теми на "зигзаг"

1. История на откриването на въглеродния диоксид

Въглеродният диоксид е първият сред всички други газове, който се противопоставя на въздуха под името „див газ“ от алхимика от 16 век. Ван'т Хелмонт.

Откриването на CO 2 бележи началото на нов клон на химията - пневматохимията (химия на газовете).

Шотландският химик Джоузеф Блек (1728 - 1799) през 1754 г. установява, че варовитият минерален мрамор (калциев карбонат) се разлага при нагряване, отделяйки газ и образувайки негасена вар (калциев оксид):

CaCO 3 CaO + CO 2
калциев карбонат калциев оксид въглероден диоксид

Освободеният газ може да се рекомбинира с калциев оксид, за да образува отново калциев карбонат:

CaO + CO 2 CaCO 3
калциев оксид въглероден диоксид калциев карбонат

Този газ беше идентичен с „дивия газ“, открит от Ван Хелмонт, но Блек му даде ново име – „свързан въздух“ – тъй като този газ можеше да бъде свързан и отново да стане твърдо вещество, а освен това имаше способността да бъде привличан към варовита вода (калциев хидроксид) и да я накара да стане мътна:

въглероден диоксид калциев хидроксид калциев карбонат вода

Няколко години по-късно Кавендиш открива още две характерни физични свойства на въглеродния диоксид - неговата висока плътности значителна разтворимост във вода.

2. Въглероден диоксид в природата

Съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата е сравнително малко, само 0,04–0,03% (по обем). CO2, концентриран в атмосферата, има маса от 2200 милиарда тона.
60 пъти повече въглероден диоксид се намира разтворен в моретата и океаните.
През всяка година приблизително 1/50 от общия CO 2, съдържащ се в него, се отстранява от атмосферата от растителната покривка на земното кълбо чрез процеса на фотосинтеза, който превръща минералните вещества в органични вещества.
По-голямата част от въглеродния диоксид в природата се образува в резултат на различни процеси на разлагане на органични вещества. Въглеродният диоксид се отделя по време на дишането на растения, животни и микроорганизми. Количеството въглероден диоксид, отделено от различни индустрии, непрекъснато нараства. Въглеродният диоксид се съдържа във вулканичните газове и също се отделя от земята във вулканичните зони. „Кучешката пещера“ работи като постоянен генератор на CO 2 от няколко века близо до град Неапол в Италия. Известен е с това, че в него не могат да бъдат кучета, но човек може да остане там в нормално състояние. Факт е, че в тази пещера въглеродният диоксид се отделя от земята и тъй като е 1,5 пъти по-тежък от въздуха, той се намира отдолу, приблизително на височината на куче (0,5 м). В такъв въздух, където въглеродният диоксид е 14%, кучетата (и други животни, разбира се) не могат да дишат, но възрастен, стоящ на крака, не усеща излишния въглероден диоксид в тази пещера. Същите пещери съществуват в Национален парк Йелоустоун (САЩ).
Естествените източници на въглероден диоксид се наричат ​​мофети. Мофетите са характерни за последния, късен етап на вулканично затихване, в който по-специално се намира известният вулкан Елбрус. Поради това има многобройни извори на горещи извори, наситени с въглероден диоксид, пробиващ снега и леда.
Извън земното кълбо въглеродният окис (IV) се намира в атмосферите на Марс и Венера, „земни“ планети.

3. Произвеждане на въглероден диоксид

В промишлеността въглеродният диоксид се получава главно като страничен продукт от калциниране на варовик, алкохолна ферментация и др.
IN химически лабораторииизползвайте или готови цилиндри с течен въглероден диоксид, или получете CO 2 в апарат на Kipp или устройство за производство на газове чрез действието на солна киселина върху парчета мрамор:

CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
калциев карбонат солна киселина калциев хлорид въглероден диоксид вода

Невъзможно е да използвате сярна киселина вместо солна киселина, защото тогава вместо калциев хлорид, разтворим във вода, ще получите гипс - калциев сулфат (CaSO 4) - сол, която е слабо разтворима във вода. Когато се отложи върху парчета мрамор, гипсът прави изключително трудно за киселината да достигне до тях и по този начин силно забавя реакцията.
За производство на въглероден диоксид:

1. Прикрепете устройство за получаване на газове към крака на лабораторна стойка
2. Отстранете запушалката с фуния от епруветката с приставката
3. Поставете 2-3 парчета мрамор в дюзата с размер ? грах
4. Поставете отново запушалката на фунията в епруветката. Отворете скобата
5. Изсипете във фунията (внимателно!) солна киселина(1:2), така че киселината леко да покрие мрамора
6. Напълнете чашата с въглероден (IV) монооксид и затворете скобата.

4. Свойства на въглеродния диоксид

CO 2 е безцветен газ, без мирис, 1,5 пъти по-тежък от въздуха, трудно се смесва с него (по думите на Д. И. Менделеев „потъва“ във въздуха), което може да се докаже чрез следния експеримент: над чаша, в в която е фиксирана горяща свещ, преобърнете чаша, пълна с въглероден диоксид. Свещта угасва моментално.
Въглеродният окис (IV) е кисел и когато този газ се разтвори във вода, се образува въглеродна киселина. Когато CO 2 преминава през оцветена с лакмус вода, можете да наблюдавате промяна в цвета на индикатора от лилаво към червено.
Добрата разтворимост на въглеродния диоксид във вода прави невъзможно събирането му чрез метода на „изместване на водата“.
Качествена реакция на съдържанието на въглероден диоксид във въздуха е преминаването на газа през разреден разтвор на калциев хидроксид (варовита вода). Въглеродният диоксид причинява образуването на неразтворим калциев карбонат в този разтвор, което води до помътняване на разтвора:

CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O
въглероден диоксид калциев хидроксид калциев карбонат вода

Когато се добави излишък от CO2, мътният разтвор става отново бистър поради превръщането на неразтворим карбонат в разтворим калциев бикарбонат:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3) 2
калциев карбонат вода въглероден диоксид калциев бикарбонат

5. Практически приложения на въглеродния диоксид

Пресованият твърд въглероден диоксид се нарича "сух лед".
Твърдият CO 2 е по-скоро като компресиран плътен сняг, с твърдост, напомняща на тебешир. Температурата на „сухия лед” е –78 o C. Сухият лед, за разлика от водния, е плътен. Той потъва във водата, охлаждайки я рязко. Горящият бензин може бързо да бъде изгасен, като хвърлите няколко парчета сух лед в пламъка.
Основната употреба на сухия лед е съхранението и транспортирането на храни: риба, месо, сладолед и др. Стойността на сухия лед се крие не само в неговия охлаждащ ефект, но и във факта, че храната във въглероден диоксид не плесенясва или гниене.
Сухият лед се използва в лаборатории за тестване на части, инструменти и механизми, които ще работят при ниски температури. Сухият лед се използва за тестване на устойчивостта на замръзване на гумени автомобилни гуми.
Въглеродният диоксид се използва за карбонатиране на плодове и минерални води, а в медицината - за бани с въглероден диоксид.
Течният въглероден диоксид се използва в пожарогасители с въглероден диоксид, пожарогасителни системи в самолети и кораби и в пожарни машини с въглероден диоксид. Особено ефективен е в случаите, когато водата е неподходяща, например при гасене на пожари от запалими течности или когато в помещението има електрическа инсталация или уникално оборудване, което може да се повреди от водата.
В много случаи CO 2 не се използва в завършен вид, а се получава при използването на например бакпулвери, съдържащи смес от натриев бикарбонат и калиев тартарат. Когато такива прахове се смесят с тестото, солите се разтварят и настъпва реакция, освобождаваща CO 2 . В резултат на това тестото се надига, пълни с мехурчета въглероден диоксид, а изпеченият от него продукт се оказва мек и вкусен.

Литература

1. Промяна // Международно списание за развитието на мисленето чрез четене и писане. – 2000. – № 1, 2.
2. Съвременен студент в областта на информацията и комуникацията: Учебно-методическо ръководство. – Санкт Петербург: ПЕТРОК, 2000.
3. Загашев И.О., Заир-Бек С.И.Критично мислене: технология за развитие. – Санкт Петербург: Издателство Алианс Делта, 2003.