Ogljikov dioksid
| |||
| Imena | |||
|---|---|---|---|
| IUPAC ime
Ogljikov dioksid
| |||
| Druga imena | |||
| Identifikatorji | |||
3D model (JSmol)
|
|||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard | 100.004.271 | ||
| EC število |
| ||
| Število E | E290(konzervansi) | ||
PubChemCID
|
|||
| RTECS število |
| ||
| UN število | 1013 trdnina(suhi led): 1845 | ||
CompTox Dashboard(EPA)
|
|||
| |||
| |||
| Lastnosti | |||
| CO2 | |||
| Molska masa | 44.010 g/mol | ||
| Videz | brezbarven plin, brez vonja | ||
| Gostota | 1.562 g/mL(trdnina pri 1atmand −78.5 °C) 0.770 g/mL(tekočina pri 56 atm in 20 °C) 1.977 g/L(plin at 1 atm in 0 °C) | ||
| Tališče | 1.674 °C; 3.045 °F; 1.947 K | ||
| Vrelišče | 1.893 °C; 3.439 °F; 2.166 K | ||
| 1.45 g/L pri 25 °C, 100 kPa | |||
| Kislost(pKa) | 6.35, 10.33 | ||
| Lomni količnik(nD) | 1.1120 | ||
| Viskoznost | 0.07cPat −78 °C | ||
| Dipolni moment | 0 | ||
| Struktura | |||
| Oblika molekule | linearna | ||
| Sorodne snovi | |||
| Drugianioni | ogljikov disulfid | ||
| Drugikationi | silicijev dioksid germanijev dioksid kositrov doksid svinčev dioksid | ||
| Sorodne snovi | ogljikova kislina ogljikov disulfid | ||
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material vstandardnem stanjupri 25 °C, 100 kPa). | |||
| Sklici infopolja | |||
Ogljíkov díoksíd(zastareloogljikov dvokis) je pristandardnih pogojihplinskemijsko formuloCO2.V majhni količini (0,03 %) je navzoč vZemljinemozračju,kjer deluje kottoplogredni plin.Ljudje ga veliko uporabljamo v vsakdanjem življenju
Ogljikov dioksid nastaja prizgorevanjuorganskih snovi, če je na voljo zadostna količinakisika.Nastaja tudi priceličnem dihanju,številnimikroorganizmiga proizvajajo prifermentaciji.Rastlineporabljajo ogljikov dioksid prifotosintezi,procesu, v katerem seogljikin kisik porabljata zasintezoogljikovih hidratov.Poleg tega rastline sproščajo kisik vozračje,ki se nadalje porablja zadihanjeheterotrofnihorganizmov. Pomembno vlogo ima vogljikovem ciklu.
Fizikalne in kemijske lastnosti[uredi|uredi kodo]
Ogljikov dioksid jebrezbarvenplin, ki ob vdihavanju v visokih koncentracijah (kar je povezano z nevarnostjozadušitve) povzroči v ustih kisel okus, v nosu in grlu pa pekoč občutek. Oba pojava povzročaogljikova kislina,ki nastaja ob raztapljanju ogljikovega dioksida vsluznici.
GostotaCO2pri 298Kje 1,98 kg m−3,kar je približno 1,5-kratna vrednost gostotezraka.Molekulaogljikovega dioksida (O=C=O) vsebuje dvekovalentni vezi,je linearne oblike in nimaelektričnega dipolnega momenta.Ker je povsem oksidirana, ogljikov dioksid ni zelo reaktiven in ni vnetljiv.
Pritemperaturi,nižji od -78 °C in atmosferskemtlakuogljikov dioksidkondenziravtrdninobele barve, imenovanosuhi led.Kapljevinskaoblika obstaja le pri tlaku, večjem od 5,1bara (trojna točkaje pri 216,55 K in 5,17·105Pa), pri atmosferskem tlaku pa v procesu, imenovanemsublimacija,preide neposredno iz trdne v plinastofazo.Nad kritično točko se ogljikov dioksid pojavi v obliki, ki jo imenujemosuperkritični ogljikov dioksid.
Ogljikov dioksid je zelo dobrotopenvvodi.Pri standardnih pogojih danaprostorninavodeabsorbiraenako prostornino ogljikovega dioksida. Približno 1 % raztopljenega ogljikovega dioksida se pri tem pretvori v ogljikovo kislino, ta pa nadalje delnodisociirain tvoribikarbonatneinkarbonatneione.
Ogljikov dioksid je zelo uporaben privarjenjukotzaščitni plin.
.
Zgodovina človeškega razumevanja[uredi|uredi kodo]
Ogljikov dioksid je prvi izmed plinov, katerega so ljudje hitro prepoznali in ločili od zraka. V sedemnajstem stoletju je nizozemski kemikJan Baptist van Helmontopazil,da je po gorenjo oglja,ostalo manj trde snovi. Po njegovem mnenju, pa naj bi se oglje med gorenjem spremenilo v nevidno snov,plin.
Lastnosti ogljikovega dioksida je začel preučevati že leta 1750 škotski znanstvenikJoseph Black.Ugotovil je, da nastane pri toplotni in kislinski obdelaviapnencaoziromakalcijevega karbonata. Ugotovil je, da prisotnost ogljikovega dioksida ne omogoča gorenja ali dihanja. Raziskoval je ta pojav in ugotovil, da ogljikov dioksid proizvajajo tudi vsa živa bitja, od ljudi, rastlin in živali. Angleški kemik [[Joseph Priestley je leta 1772 objavil publikacijo z naslovom impregnacija vode. V publikaciji je opisal proces oziroma kaj se zgodi, če kapnemožveplovo kislinona apnenec oziromakalcijev karbonat.Poizkus je opravil v zaprti posodi, ko je stresal apnenec polit z vodo.[1]To lahko štejemo za iznajdbosodavice.
Leta 1823 staHumphry DavyinMichael Faradayprvič utekočinila ogljikov dioksid pri visokem tlaku.[2]Leta 1834 jeCharles Thilorierz ohlajanjem in spremenjenim tlakom pripravil trdo obliko ogljikovega dioksida. Pri odprtju posode pod tlakom je ugotovil, da pri hitrem izparevanju tekočine iz ohlajenega ogljikovega dioksida nastanejo kristali podobni snežinkam.[3]
Proizvodnja[uredi|uredi kodo]
Ogljikov dioksid se lahko pridobi zdestilacijozraka. vendar pa se tako lahko pridobi le male količine CO2.Ogljikov dioksid spada med reaktivne snovi. Vendar pa zelo dobro reagira s kislinami in kovinskimi karbonati. Tu lahko vidimo potek reakcijesolne kislinein apnenca oziroma krede.
2 HCl + CaCO3→ CaCl2+ H2CO3
Potem H2CO3razpade na vodo in CO2.Pri takšnih reakcijah pa lahko opazimo penjenje. V industriji se velikokrat uporablja take reakcije za nevtralizacijo kislih spojin.
Pri pridobivanjuapna,se pri segrevanju CaCO3na temperaturi 850°, sprošča CO2.
CaCO3→ CaO + CO2
Prizgorevanjufosilnih goriv, katera vsebujejo ogljik, kot sometan,zemeljski plin,bencin,plinsko olje,kerozin,propan,premog in les, nastajajo velike količine ogljikovega dioksida.
CH4+ 2 O2→ CO2+ 2 H2O}}
Pri pridobivanju železa v plavžu se ob zgorevanjukoksasproščajo velike količine ogljikovega dioksida.[4]
Fe2O3+ 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
Tudi pri alkoholnem vrenju nastane ogljikov dioksid. podobna reakcija poteka tudi ob proizvodnjibioetanola.
C6H12O6→ 2 CO2+ 2 C2H5OH
Vsiaerobeniorganizmi proizvajajo CO2pri oksidacijiogljikovih hidratovinmaščobnih kislin. Rastline uporabljajo CO2in vodo pri postopeku fotosinteze.
nCO2+nH2O →CH2n+nO2
Carbon dioxide issolublein water, in which it spontaneously interconverts betwen CO2andH
2CO
3(carbonic acid). The relative concentrations ofCO
2,H
2CO
3,and the deprotonated formsHCO−
3(bicarbonate) andCO2−
3(carbonate) depend on thepH.In neutral or slightly alkaline water (pH > 6.5), the bicarbonate form predominates (>50 %) becoming the most prevalent (>95 %) at the pH of seawater, while in very alkaline water (pH > 10.4) the predominant (>50 %) form is carbonate. The bicarbonate and carbonate forms are very soluble, such that air-equilibrated ocean water (mildly alkaline with typical pH = 8.2 – 8.5) contains about 120 mg of bicarbonate per liter.
Industrial production[uredi|uredi kodo]
Industrial carbon dioxide is produced mainly from six processes:[5]
- From combustion offossil fuelsandwood;
- As a by-product of hydrogen production plants, where methane is converted to CO2;
- As a by-product offermentationofsugarin thebrewingofbeer,whiskyand otheralcoholicbeverages;
- From thermal decomposition of limestone,CaCO
3,in the manufacture oflime,CaO; - As a by-product ofsodium phosphatemanufacture;
- Directly from natural carbon dioxidesprings,where it is produced by the action of acidified water onlimestoneordolomite.
Uporaba[uredi|uredi kodo]
Ogljikov dioksid se uporablja v prehranjevalni, kemični industriji in petrokemiji. Najdemo ga v mnogih izdelkih, pri katerih je potrebno za njihovo shranjevanje uporabiti pritisk plina. Je negorljiv, poceni in preide v tekočo obliko pri sobni temperaturi pri tlaku 60bar,kar tudi omogoča, da ga uporabi več kot bi se ga lahko. Uporablja se tudi za hitro izhlapevanje tekočine ogljikovega dioksida se uporablja za razstreljevanje v rudnikih premoga. Visoka koncentracija ogljikovega dioksida pa se lahko uporablja za uničevanje škodljivcev.
Pijače[uredi|uredi kodo]
Ogljikov dioksid se uporablja za izdelavobrezalkoholnih pijačin sodavice. S pomočjo naravne fermentacije nastanetavinoinpivo.Pri proizvodnji alkoholni pijač, pa se danes zaradi kakovosti in hitrosti priprave uporablja umetno vrenje, tako imenovano dodajanje kvasovk. Za serviranje točenega piva, pa se še vedno uporabljajo aluminijasti zaboji kjer se ogljikov dioksid uporablja kot potisni plin.
Hrana[uredi|uredi kodo]
Nekdaj popularni bonboni "pokalice" so narejeni z ogljikovim dioksidom pod določenim tlakom. V ustih se pričnejo topiti in takrat slišimo uhajanje in pokanje mehurčkov ogljikovega dioksida.
Kvas povzroča nastanek ogljikovega dioksida kateri omogoča fermentacijo sladkorja, kar omogoči, da testo vzhaja. Tudipecilni prašekinsodaob primerni temperaturi in PH vrednosti proizvajata ogljikov dioksid, kateri tudi omogoča fermentacijo sladkorja.
Pnevmatski sistemi (pnevmatike pri avtomobilu)[uredi|uredi kodo]
Ogljikov dioksid je eden izmed najbolj pogostih stisnjenih plinov v pnevmatskih sistemih. Uporablja se ga tudi kot polnilo pnevmatik na vozilih.
Gasilni aparati[uredi|uredi kodo]
Ogljikov dioksid se uporablja tudi kot sredstvo za gašenje. Z njim je možno gasiti tudi ogenj,kateri je nastal na električni napeljavi. Prav tako se veliko uporablja kot gasilno sredstvo v fiksnih protipožarnih sistemih za lokalno uporabo posebnih nevarnosti in skupno. Mednarodna pomorska organizacija za standardizacijo, je sistem ogljikovodikovega dioksida za gašenje,priznala za protipožarno zaščito ladij in strojnice. Gašenje z ogljikovim dioksidom,pa je v zaprtih prostorih lahko tudi nevarno.Od leta 1975 je bilo zabeleženih 72 smrtnih žrtev in 145 poškodb.
Varjenje[uredi|uredi kodo]
ogljikov dioksid uporabljamo tudi zavarjenje.Spoji kateri nastanejo pri varjenju z ogljikovim dioksidom so slabše kvalitete, ker s časoma postanejo krhki zaradi nastanka ogljikove kisline. Uporablja se za varjenje zato ker je cenejši kot sta kotargonalihelij.
Odstranjevanje kofeina[uredi|uredi kodo]
Tekoči ogljikov dioksid je dobrotopiloza velikoorganskih spojinin se uporablja za odstranjevanje kofeina iz kave.
Farmacevtski in kemijski izdelki[uredi|uredi kodo]
Ogljikov dioksid so pričeli uporabljati zaradi netoksičnosti vfarmacijiin kemični industriji kot alternativo tradicionalnim topilom. V kemični industriji se ogljikov dioksid uporablja za proizvodnjosečnine,karbonatovinbikarbonatov.
Reference[uredi|uredi kodo]
- ↑Priestley, Joseph;Hey, Wm (1772).»Observations on Different Kinds of Air«.Philosophical Transactions.62:147–264.doi:10.1098/rstl.1772.0021.
- ↑Davy, Humphry(1823). »On the Application of Liquids Formed by the Condensation of Gases as Mechanical Agents«.Philosophical Transactions(PDF).113:199–205.doi:10.1098/rstl.1823.0020.
{{navedi časopis}}:|format=potrebuje|url=(pomoč) - ↑Duane, H.D. Roller; Thilorier, M. (1952). »Thilorier and the First Solidification of a "Permanent" Gas (1835)«.Isis.43(2): 109–113.doi:10.1086/349402.
- ↑ Strassburger, Julius (1969).Blast Furnace Theory and Practice.New York: American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers.
- ↑Pierantozzi, Ronald (2001). »Carbon Dioxide«.Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology.Wiley.doi:10.1002/0471238961.0301180216090518.a01.pub2.