Дыяксід вугляроду

Вокіс вугляроду, малекула якой складаецца з аднаго атама C і двух атамаў O (гэта значыць ступень акіслення вугляроду ў ёй роўная 4), называецца дыяксід вугляроду (іншыя назвы: вуглякіслы газ, ангідрыд вугальнай кіслаты, вуглякіслы газ). Гэта рэчыва прынята запісваць малекулярнай формулай CO2. Малярная маса яго роўная 44,01 г / моль. Па вонкавым выглядзе пры нармальных умовах вугальны ангідрыд з'яўляецца бескаляровым газам. Пры нізкіх канцэнтрацыях ён не мае паху, пры больш высокіх канцэнтрацыях набывае востры, кіслы пах.

Для гэтага хімічнага рэчыва магчымыя тры агрэгатных стану, якія характарызуюцца рознымі значэннямі шчыльнасці:

• цвёрдае (сухі лёд); пры ціску 1 атм. і тэмпературы -78,5 ° С - 1562 кг / м³;
• вадкае (вуглекіслата); пры ціску 56 атм. і тэмпературы +20 ° С - 770 кг / м³;
• газападобнае; пры ціску 1 атм. і тэмпературы 0 ° С - 1,977 кг / м³.

Тэмпература плаўлення двухвокісу вугляроду складае -78 ° С, тэмпература кипения- -57 ° С. Рэчыва раствараецца ў вадзе: пры 25 ° С і ціску 100 кПа яго растваральнасць ўраўноўваецца 1,45 г / л.

Дыяксід вугляроду з'яўляецца натуральным хімічным злучэннем, у малекуле якога атамы кіслароду з атамам вугляроду звязаныя кавалентнай сувяззю. Малекула вуглякіслага газу з'яўляецца лінейнай і центросимметричной. Абедзве сувязі паміж вугляродам і двума кіслароднымі атамамі эквівалентныя (па сутнасці з'яўляюцца падвойнымі). Малекула сіметрычна адносна свайго цэнтра, што яна ня мае ніякага электрычнага дыпольныя моманту.

Дыяксід вугляроду быў адным з першых газападобных хімічных злучэнняў, якія перасталі атаясамліваць з паветрам. У сямнаццатым стагоддзі фламандскі хімік Ян Баптыста ван Гельмонт заўважыў, што, калі ён спальваецца вугаль у закрытым посудзе, маса атрыманай попелу нашмат менш, чым у звычайнага драўнянага вугалю. Ўласцівасці двухвокісу вугляроду былі вывучаны больш старанна ў 1750 годзе шатландскім лекарам Джозэфам блэк.

Дыяксід вугляроду пры стандартным ціску і тэмпературы знаходзіцца ў атмасферы Зямлі ў колькасці прыкладна 0,04% аб'ёмных. У рамках вугляроднага цыкла, вядомага як фотасінтэз, вуглякіслы газ паглынаецца раслінамі, багавіннем, цианобактериями. У выніку ўтворыцца вада і вугляводы, але адбываецца гэты працэс толькі пад дзеяннем святла. Вуглякіслы газ таксама ўтвараецца пры спальванні вугалю ці вуглевадародаў, пры ферментацыі вадкасцяў і пры выдыхання паветра людзьмі і жывёламі. Акрамя таго, выкідваецца з вулканаў, гарачых крыніц, гейзераў.

У атмасферы Зямлі дыяксід вугляроду гуляе важную ролю (паглынае і выпускае выпраменьванне ў цеплавым інфрачырвоным дыяпазоне). Таксама гэта хімічнае злучэнне з'яўляецца адным з асноўных крыніц зніжэння рН акіяна: раствараючыся ў вадзе, яно ўтварае слабую вугальную кіслату: CO2 + H2O ↔ H2CO3, няздольную цалкам диссоциировать на іёны.

Вуглякіслы газ не падтрымлівае гарэння і дыхання. Запаленая лучына ў яго атмасферы згасае. Жывёлы і чалавек пры вялікай канцэнтрацыі CO2 задыхаюцца. Пры 3% -ный канцэнтрацыі ў паветры пачашчаецца дыханне, пры 10% -най надыходзіць страта свядомасці і хуткая смерць, а 20% -ною ўтрыманне выклікае імгненны параліч.

Дыяксід вугляроду з'яўляецца ангідрыдам вугальнай кіслаты, таму для яго характэрныя ўласцівасці кіслотнага аксіду. У лабараторных умовах яго атрымліваюць пры ўзаемадзеянні мелу з салянай кіслатой ў апараце Киппа: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O. У прамысловасці яго вырабляюць тэрмічным раскладаннем вапняка або мелу (радзей магнезіта або даламіту): CaCO3 → CaO + CO2. Атрыманне вуглекіслаты з'яўляецца пабочным працэсам нізкатэмпературнага падзелу паветра на азот і кісларод. У наш час выпускаюцца спецыяльныя генератары для атрымання вуглякіслага газа з паветра. Ўжываюцца такія генератары для падачы CO2 ў цяпліцы з мэтай стварэння спрыяльнага асяроддзя для раслін.

Дыяксід вугляроду мае шырокае прымяненне ў хімічных вытворчасцях. Яго выкарыстоўваюць для атрымання соды, для сінтэзу арганічных кіслот, для вырабу безалкагольных напояў. Сухі лёд выкарыстоўваецца як халадзільным агент, напрыклад, у вінаробстве. Углекислотная атмасфера ствараецца для прадухілення гніення харчовых прадуктаў, таго ж вінаграду пасля яго збору і да пачатку вытворчасці віна.

Вытворчасць вуглекіслаты ці звадкаванага вуглякіслага газу ажыццяўляецца для запаўнення ім углекислотных вогнетушыцеляў, якія выкарыстоўваюцца для тушэння ўзгаранняў. Аднак ім нельга тушыць чалавека, так значная частка бруі вадкага CO2 выпараецца, пры гэтым тэмпература рэзка зніжаецца (што можа выклікаць абмаражэнне) і CO2 ператвараецца ў сухі лёд. Вуглекіслатой звычайна тушаць лёгкаўзгаральныя вадкасці і электраправодку. Механізм заключаецца ў спыненні паступлення доступу кіслароду паветра да агменю узгарання.