Hiilidioksidi

Hiilidioksidi
Kenraali
Systemaattinen nimi	Hiilimonoksidi (IV).
Perinteiset nimet	hiilidioksidi hiilidioksidi hiilidioksidi hiilidioksidi kuivajää ( kiinteä olomuoto)
Chem. kaava	CO2_ _
Rotta. kaava	CO2_ _
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio	kaasumaista
Moolimassa	44,01 g/ mol
Tiheys	kaasu (0 °C): 1,9768 kg / m 3 nestettä (0 °C, 35,5 at): 925 kg / m 3 tv. (−78,5 °C): 1560 kg/m 3  g/cm³
Dynaaminen viskositeetti	8,5⋅10 −5 Pa s (10 °C, 5,7 MPa)
Ionisaatioenergia	2.2E−18 J
Äänen nopeus aineessa	269 ​​m/s
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
• sublimaatio	-78,5 °C
kolmoispiste	−56,6 °C, 0,52 MPa [1]
Kriittinen piste	31 °C, 7,38 MPa
Kriittinen tiheys	467 kg/m 3  cm³/mol
Oud. lämpökapasiteetti	849 J/(kg K)
Lämmönjohtokyky	0,0166 W/(m K)
Entalpia
•  koulutus	-394 kJ/mol
•  sulaminen	9,02 kJ/mol
•  kiehuva	16,7 kJ/mol
•  sublimaatio	26 kJ/mol
Höyrystyksen ominaislämpö	379,5 kJ/kg
Spesifinen sulamislämpö	205 kJ/kg
Höyryn paine	5 724 862,5 Pa
Kemiallisia ominaisuuksia
Liukoisuus
• vedessä	1,48 kg/m 3  g/100 ml
Luokitus
Reg. CAS-numero	124-38-9
PubChem	280
Reg. EINECS-numero	204-696-9
Hymyilee	C(=O)=O
InChI	InChI = 1S/CO2/c2-1-3CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N
Codex Alimentarius	E290
RTECS	6400000 FF
CHEBI	16526
YK-numero	1013
ChemSpider	274
Turvallisuus
Rajoita keskittymistä	9 g/m3 ( 5000 ppm) pitkäaikainen altistus, 54 g/m3 ( 30 000 ppm) lyhytaikainen altistuminen (< 15 min) [2]
LD 50	LC50: 90 000 mg/m3*5 min. (ihminen, hengitettynä) [3]
Myrkyllisyys	Myrkytön. Se on vaarallista vain erittäin suurina määrinä (sillä on tukehduttava vaikutus). Palamaton
Turvalausekkeet (S)	S9 , S23 , S36
NFPA 704	0 yksi 0SA
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Hiilidioksidi tai hiilidioksidi (myös hiilimonoksidi (IV) , hiilidioksidi , hiilihappoanhydridi , hiilihappo [4] , kemiallinen kaava  - CO 2 ) on kemiallinen yhdiste , joka on hapan hiilimonoksidi , joka koostuu yhdestä hiiliatomista ja kahdesta happiatomit .

Normaaleissa olosuhteissa hiilidioksidi  on väritön kaasu , melkein hajuton (korkeina pitoisuuksina hapan " soodan " haju).

Tiheys normaaleissa olosuhteissa  - 1,98 kg / m 3 (1,5 kertaa ilmaa raskaampi ). Ilmakehän paineessa hiilidioksidia ei ole nestemäisessä tilassa , vaan se siirtyy suoraan kiinteästä kaasumaiseen tilaan ( sublimaatio ). Kiinteää hiilidioksidia kutsutaan kuivajääksi . Korkeassa paineessa ja normaaleissa lämpötiloissa hiilidioksidi muuttuu nesteeksi, jota käytetään sen varastointiin.

Maan ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on keskimäärin 0,04 % [5] . Hiilidioksidi siirtää helposti spektrin ultravioletti- ja näkyvissä osissa säteilyä , joka tulee Auringosta Maahan ja lämmittää sitä. Samalla se imee maapallon lähettämää infrapunasäteilyä ja on yksi kasvihuonekaasuista , minkä seurauksena sen on osallistuttava ilmaston lämpenemisprosessiin [6] . Aluksi, ennen elämän syntyä, hiilidioksidi muodosti maapallon ilmakehän perustan ja sen taso laski kymmenistä prosenteista yhden murto-osaan fotosynteesiprosessin seurauksena . Tämän kaasun pitoisuuden ilmakehässä on havaittu jatkuvassa nousussa teollisen aikakauden alusta lähtien . Ihmisen toiminta, erityisesti fossiilisten polttoaineiden polttaminen, on lisännyt sen osuutta maapallon ilmakehässä teollistumisen alun noin 280 ppm:stä (miljoonasosaa) 407,8 ppm:ään vuonna 2018 [7] [8] . Hiilidioksidipitoisuuden nousu tiettyyn pitoisuuteen asti johtaa hiilidioksidipilvien ilmaantumiseen, mikä johtaa jäähtymiseen [9] . Molemmat ilmiöt selittävät, miksi lämpötilaolosuhteet elämän olemassaololle maapallolla ovat suhteellisen vakaat miljardeja vuosia.

Historia

Hiilidioksidi oli yksi ensimmäisistä kaasuista, jotka nimettiin. 1600-luvulla flaamilainen kemisti Johan Baptista van Helmont huomasi, että hiilen paino väheni sitä poltettaessa, koska jäljelle jääneen tuhkan paino oli pienempi kuin käytetyn hiilen paino. Hänen tulkintansa oli, että loput hiilestä oli muuttunut näkymättömäksi aineeksi, jota hän kutsui gasiksi tai spiritus sylvestreksi ("metsän hengeksi") [10] .

Hiilidioksidin ominaisuuksia tutki perusteellisemmin skotlantilainen lääkäri Joseph Black . Vuonna 1754 hän havaitsi, että kun kalsiumkarbonaattiliuoksia sekoitetaan happojen kanssa, vapautuu kaasua, jota hän kutsui hiljaiseksi ilmaksi [11] . Hän tajusi, että se on ilmaa raskaampaa eikä tue palamisprosesseja. Kun tämä kaasu lisättiin kalsiumhydroksidiliuokseen , se saattoi muodostaa sakan. Tällä ilmiöllä hän osoitti, että hiilidioksidia sisältyy nisäkkäiden hengitykseen ja vapautuu mikrobiologisen käymisen seurauksena. Hänen työnsä osoitti, että kaasut voivat osallistua kemiallisiin reaktioihin ja myötävaikutti flogistonin teoriaan [12] .

Joseph Priestley onnistui luomaan ensimmäisen hiilihapotetun veden vuonna 1772 muuntamalla rikkihapon kalkkiliuokseksi ja liuottamalla tuloksena olevan hiilidioksidin vesilasiin [13] . William Brownrigg löysi kuitenkin hiilidioksidin ja hiilihapon välisen suhteen paljon aikaisemmin. Vuonna 1823 Humphry Davy ja Michael Faraday nesteyttivät hiilidioksidia lisäämällä painetta [14] . Ensimmäinen kuvaus kiinteästä hiilidioksidista kuuluu Adrien Tilorierille , joka löysi vuonna 1834 suljetun säiliön nestemäisellä hiilidioksidilla ja havaitsi, että jäähtyminen tapahtuu spontaanin haihtumisen aikana, mikä johtaa kiinteän CO 2 :n muodostumiseen [15] .

Luonnossa oleminen

Hiilidioksidia löytyy ilmakehästä , hydrosfääristä , litosfääristä ja biosfääristä . Hiilen vaihto niiden välillä tapahtuu pääasiassa hiilidioksidin vaikutuksesta. Vuonna 2015 ilmakehässä oli noin 830 gigatonnia (830 miljardia tonnia) hiiltä hiilidioksidin muodossa [16] . Hydrosfääri sisältää noin 38 teratonnia hiiltä fysikaalisesti liuenneena hiilidioksidina sekä liuenneita bikarbonaatteja ja karbonaatteja. Litosfääri sisältää suurimman osan kemiallisesti sitoutuneesta hiilidioksidista. Karbonaattikivet, kuten kalsiitti ja dolomiitti, sisältävät noin 60 petatonnia hiiltä [17] . Lisäksi suuria määriä hiiltä varastoituu ikirouta-alueille, kuten arktisen ja napaisen Etelämantereen tundralle, boreaalisille havumetsille tai korkeille vuorille sekä soille [18] [19] [20] .

Ominaisuudet

Fyysinen

Hiilidioksidi (IV) ( hiilidioksidi ) on väritön kaasu, alhaisina pitoisuuksina ilmassa se on hajuton, korkeissa pitoisuuksissa sillä on tyypillinen kivennäisveden hapan haju . Se on noin 1,5 kertaa ilmaa raskaampaa.

Hiilidioksidimolekyyli on lineaarinen, etäisyys keskeisen hiiliatomin keskustasta kahden happiatomin keskustaan ​​on 116,3 pm.

-78,3 °C:n lämpötilassa se kiteytyy valkoisen lumen kaltaisena massan - " kuivajää " -muodossa. Kuivajää ei sula ilmakehän paineessa, vaan haihtuu muuttumatta nestemäiseksi, sublimaatiolämpötila on -78 °C. Nestemäistä hiilidioksidia voidaan tuottaa paineistamalla . Joten 20 °C:n lämpötilassa ja yli 6 MPa (~ 60 atm ) paineessa kaasu tiivistyy värittömäksi nesteeksi. Hehkuvassa sähköpurkauksessa se hehkuu ominaisella valkovihreällä valolla.

Palamaton, mutta sen ilmakehässä aktiivisten metallien, esimerkiksi alkalimetallien ja maa-alkalimetallien - magnesiumin , kalsiumin , bariumin - palaminen voidaan ylläpitää .

Hiilidioksidia muodostuu orgaanisen aineen hajoamisen ja palamisen aikana. Sisältyy ilmaan ja mineraalilähteisiin , vapautuu eläinten ja kasvien hengityksen aikana. Liuotetaan veteen (0,738 tilavuutta hiilidioksidia yhdessä tilavuudessa vettä 15 °C:ssa).

Kemiallinen

Kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan hiilidioksidi kuuluu happamiin oksideihin . Veteen liuotettuna se muodostaa epästabiilia hiilihappoa . Se reagoi alkalien kanssa muodostaen sen suoloja - karbonaatteja ja bikarbonaatteja . Osallistuu elektrofiiliseen substituutioon (esimerkiksi fenolilla ) ja nukleofiiliseen additioreaktioihin (esimerkiksi organomagnesiumyhdisteiden kanssa ).

Hiilimonoksidi (IV) pysäyttää palamisen syrjäyttämällä happea reaktioalueelta. Vain jotkut aktiiviset metallit palavat siinä [21] :

Vuorovaikutus aktiivisen metallioksidin kanssa:

Veteen liuotettuna se muodostaa hiilidioksidin ja hiilihapon liuoksen tasapainoseoksen ja tasapaino siirtyy voimakkaasti kohti hapon hajoamista:

Reagoi alkalien kanssa muodostaen karbonaatteja ja bikarbonaatteja:

Biologinen

Ihmiskeho vapauttaa noin 1 kg hiilidioksidia päivässä [22] .

Tämä hiilidioksidi kuljetetaan kudoksista, joissa se muodostuu yhtenä aineenvaihdunnan lopputuotteena , laskimojärjestelmän kautta ja erittyy sitten uloshengitysilmaan keuhkojen kautta . Siten veren hiilidioksidipitoisuus on korkea laskimojärjestelmässä, laskee keuhkojen kapillaariverkostossa ja alhainen valtimoveressä . Verinäytteen hiilidioksidipitoisuus ilmaistaan ​​usein osapaineena , eli paineena, joka verinäytteen sisältämällä hiilidioksidilla tietyssä määrässä olisi, jos vain hiilidioksidi valtaisi koko verinäytteen tilavuuden [ 23] .

Hiilidioksidin määrä ihmisen veressä on suunnilleen seuraava:

Hiilidioksidi kulkeutuu veressä kolmella eri tavalla (kunkin näiden kolmen kuljetusmuodon tarkka suhde riippuu siitä, onko veri valtimo vai laskimo ).

• Suurin osa hiilidioksidista (70 % - 80 %) muuttuu erytrosyyttien hiilihappoanhydraasientsyymin vaikutuksesta bikarbonaatti - ioneiksi [26] reaktion avulla .
• Noin 5-10 % hiilidioksidista on liuennut veriplasmaan [ 26] .
• Noin 5-10 % hiilidioksidista sitoutuu hemoglobiiniin karbamiiniyhdisteiden muodossa (karbohemoglobiini) [26] .

Hemoglobiini , tärkein happea kuljettava proteiini punasoluissa , pystyy kuljettamaan sekä happea että hiilidioksidia. Hiilidioksidi sitoutuu kuitenkin hemoglobiiniin eri paikassa kuin happi. Se sitoutuu globiiniketjujen N-terminaalisiin päihin , ei hemiin . Kuitenkin allosteeristen vaikutusten vuoksi, jotka johtavat muutokseen hemoglobiinimolekyylin konfiguraatiossa sitoutumisen yhteydessä, hiilidioksidin sitoutuminen vähentää hapen kykyä sitoutua siihen tietyllä hapen osapaineella ja päinvastoin - hapen sitoutuminen hemoglobiiniin vähentää hiilidioksidin kykyä sitoutua siihen tietyllä hiilidioksidin osapaineella. Lisäksi hemoglobiinin kyky sitoutua ensisijaisesti happeen tai hiilidioksidiin riippuu myös väliaineen pH :sta. Nämä ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä hapen onnistuneelle talteenotolle ja kuljettamiselle keuhkoista kudoksiin ja sen onnistuneelle vapautumiselle kudoksissa sekä hiilidioksidin onnistuneelle talteenotolle ja kuljettamiselle kudoksista keuhkoihin ja sen vapautumiselle siellä.

Hiilidioksidi on yksi tärkeimmistä verenvirtauksen autoregulaation välittäjistä . Se on voimakas vasodilataattori . Vastaavasti, jos hiilidioksidin taso kudoksessa tai veressä nousee (esimerkiksi intensiivisen aineenvaihdunnan vuoksi - esimerkiksi rasituksen , tulehduksen , kudosvaurion tai verenkierron tukkeutumisen, kudosiskemian vuoksi ), kapillaarit laajenevat, mikä johtaa verenvirtauksen lisääntymiseen ja vastaavasti hapen kuljetuksen lisääntymiseen kudoksiin ja kertyneen hiilidioksidin kuljetukseen kudoksista. Lisäksi hiilidioksidilla on tietyissä pitoisuuksissa (lisätty, mutta ei vielä saavuttanut myrkyllisiä arvoja) positiivinen inotrooppinen ja kronotrooppinen vaikutus sydänlihakseen ja se lisää sen herkkyyttä adrenaliinille , mikä johtaa sydämen supistusten voimakkuuden ja tiheyden lisääntymiseen . sydämen minuuttitilavuuden suuruus ja sen seurauksena , aivohalvaus ja minuuttiveren tilavuus . Se auttaa myös korjaamaan kudosten hypoksiaa ja hyperkapniaa (kohonneet hiilidioksiditasot) .

Bikarbonaatti-ionit ovat erittäin tärkeitä veren pH:n säätelyssä ja normaalin happo-emästasapainon ylläpitämisessä . Hengitystiheys vaikuttaa hiilidioksidin määrään veressä. Heikko tai hidas hengitys aiheuttaa hengitysteiden asidoosia , kun taas nopea ja liian syvä hengitys johtaa hyperventilaatioon ja hengitysalkaloosin kehittymiseen .

Lisäksi hiilidioksidilla on merkitystä myös hengityksen säätelyssä. Vaikka ihmiskeho tarvitsee happea aineenvaihduntaan, alhaiset happipitoisuudet veressä tai kudoksissa eivät yleensä stimuloi hengitystä (tai pikemminkin hapenpuutteen stimuloiva vaikutus hengitykseen on liian heikko ja "käynnistyy" myöhään, erittäin alhaisella veren happipitoisuudella tasot, joissa henkilö on usein jo menettänyt tajuntansa ). Normaalisti hengitystä stimuloi veren hiilidioksidipitoisuuden nousu. Hengityskeskus on paljon herkempi hiilidioksidin lisääntymiselle kuin hapen puutteelle. Tämän seurauksena erittäin harvinaisen ilman (alhaisella hapen osapaineella) tai happea sisältämättömän kaasuseoksen (esimerkiksi 100 % typpeä tai 100 % typpioksiduulia) hengittäminen voi nopeasti johtaa tajunnan menetykseen aiheuttamatta tunnetta. ilman puute (koska hiilidioksidin taso ei nouse veressä, koska mikään ei estä sen uloshengittämistä). Tämä on erityisen vaarallista suurissa korkeuksissa lentävien sotilaskoneiden lentäjille (ohjaamon hätäpaineen alenemisen yhteydessä lentäjät voivat menettää nopeasti tajuntansa). Tämä hengityksensäätelyjärjestelmän ominaisuus on myös syy siihen, miksi lentoemäntät ohjaavat matkustajia lentokoneen matkustamon paineen alenemisen yhteydessä pukemaan itse happinaamarin ennen kuin yrittävät auttaa jotakuta toista. auttaja on vaarassa menettää itse nopeasti tajuntansa ja jopa ilman epämukavuutta ja hapen tarvetta viimeiseen hetkeen asti [26] .

Hiilidioksidia kerääntyy sisätiloihin, kun ilmanvaihto on riittämätön . Kun sen pitoisuus ilmassa on yli 1000 ppm, eli 0,1 tilavuusprosenttia, henkilö tuntee olonsa uneliaaksi, hengenahdistukseksi ("tukkomukseksi"). Yli 1400 ppm:n tasoa pidetään ylimääräisenä terveysstandardien mukaan. Tällä indikaattorilla on jo vaikea tehdä työtä, on vaikea nukahtaa normaalisti. Yli 3000 ppm:n (0,3 %) tasolla ihminen kokee pahoinvointia ja pulssi kiihtyy [27] . Ilmassa oleva hiilidioksidipitoisuus 7-10 % (70 000-100 000 ppm) voi aiheuttaa tukehtumisen ja tajunnan menetyksen jopa riittävän hapen läsnä ollessa [28] .

Ihmisen hengityskeskus yrittää pitää hiilidioksidin osapaineen valtimoveressä korkeintaan 50 mmHg:ssa. Tietoisessa hyperventilaatiossa valtimoveren hiilidioksidipitoisuus voi laskea 10-20 mm Hg:iin, kun taas veren happipitoisuus ei käytännössä muutu tai kasvaa hieman ja hengityksen tarve pienenee. hiilidioksidin stimuloivan vaikutuksen väheneminen hengityskeskuksen toimintaan. Tästä syystä tietoisen hyperventilaatiojakson jälkeen on helpompi pidätellä hengitystä pitkään kuin ilman aikaisempaa hyperventilaatiota. Tällainen tietoinen hyperventilaatio, jota seuraa hengityksen pidättäminen, voi johtaa tajunnan menetykseen ennen kuin henkilö tuntee tarvetta hengittää. Turvallisessa ympäristössä tällainen tajunnan menetys ei uhkaa mitään erityistä (tajunnan menetettyään ihminen menettää itsensä hallinnan, lakkaa pidättelemästä hengitystä ja hengittää, hengittää, ja sen mukana hapen saanti aivoihin palautetaan, ja sitten tietoisuus palautuu). Kuitenkin muissa tilanteissa, kuten ennen sukellusta , se voi olla vaarallista (tajunnan menetys ja hengitystarve tulee syvälle, ja tietoisen hallinnan puuttuessa vettä pääsee hengitysteihin, mikä voi johtaa hukkumiseen ) . Siksi hyperventilaatio ennen sukellusta on vaarallista eikä sitä suositella.

Haetaan

• Teollisina määrinä hiilidioksidia vapautuu savukaasuista tai kemiallisten prosessien sivutuotteena , esimerkiksi luonnollisten karbonaattien [29] ( kalkkikivi , dolomiitti ) hajoamisen tai alkoholin valmistuksen ( alkoholikäyminen ) aikana. Saatu kaasuseos pestään kaliumkarbonaattiliuoksella, joka absorboi hiilidioksidia muuttuen hiilikarbonaatiksi. Bikarbonaattiliuos hajoaa kuumennettaessa tai alipaineessa vapauttaen hiilidioksidia. Nykyaikaisissa hiilidioksidin tuotantolaitoksissa käytetään bikarbonaatin sijasta useammin monoetanoliamiinin vesiliuosta , joka tietyissä olosuhteissa pystyy imemään savukaasun sisältämiä aineita ja luovuttamaan sen kuumennettaessa; jolloin lopputuote erotetaan muista aineista.

• Hiilidioksidia tuotetaan myös ilmanerotuslaitoksissa puhtaan hapen, typen ja argonin saamisen sivutuotteena .

Laboratorio-olosuhteissa pieniä määriä saadaan saattamalla karbonaatteja ja bikarbonaatteja reagoimaan happojen, kuten marmorin , liidun tai soodan, kanssa suolahapon kanssa käyttämällä esimerkiksi Kipp-laitetta [29] :

Rikkihapon reaktion käyttäminen liidun tai marmorin kanssa johtaa liukenemattoman kalsiumsulfaatin muodostumiseen, joka hidastaa reaktiota ja jota poistuu merkittävä ylimäärä happoa muodostaen kalsiumvetysulfaattia .

Kuivien juomien valmistukseen voidaan käyttää ruokasoodan reaktiota sitruunahapon tai happaman sitruunamehun kanssa. Ensimmäiset hiilihapotetut juomat ilmestyivät tässä muodossa . Farmaseutit harjoittivat niiden valmistusta ja myyntiä .

Hiilidioksidin saamiseksi käytetään myös eksotermistä hiilen palamisreaktiota hapessa [29] :

Sovellus

• Säiliöauto nesteytetyn hiilidioksidin kuljetukseen

• Hiilidioksidisammutin Moskovan metroautossa

• Neuvostoliiton myyntiautomaatti soodavedelle

• Kotitalouksien pullo nesteytettyä hiilidioksidia

• Ilmapistooli , jossa käytetään nesteytettyä hiilidioksidia

Elintarviketeollisuudessa säilöntä- ja nostatusaineena käytetään hiilidioksidia , joka on merkitty pakkaukseen koodilla E290 .

Kryokirurgiassa sitä käytetään yhtenä pääaineista kasvainten kryoablaatiossa .

Nestemäistä hiilidioksidia käytetään laajalti palonsammutusjärjestelmissä ja sammuttimissa . Automaattiset hiilidioksidipalonsammutusjärjestelmät erottuvat käynnistysjärjestelmistä, jotka ovat pneumaattisia, mekaanisia tai sähköisiä.

Moskovan metron rakentamisen aikana 1900-luvulla käytettiin nestemäistä hiilidioksidia maan jäädyttämiseen.

Laite hiilidioksidin syöttämiseksi akvaarioon voi sisältää kaasusäiliön. Yksinkertaisin ja yleisin menetelmä hiilidioksidin saamiseksi perustuu alkoholijuomamäskin valmistuksen suunnitteluun . Käymisen aikana vapautuva hiilidioksidi voi hyvinkin tarjota pintakäsittelyä akvaariokasveille [30] .

Hiilidioksidia käytetään limonadin , soodan ja muiden juomien karbonointiin. Hiilidioksidia käytetään myös suojaaineena lankahitsauksessa , mutta korkeissa lämpötiloissa se hajoaa hapen vapautuessa. Vapautunut happi hapettaa metallin . Tässä suhteessa on tarpeen lisätä hitsauslankaan hapettumisenestoaineita, kuten mangaania ja piitä . Toinen hapen vaikutuksen seuraus, joka liittyy myös hapettumiseen, on pintajännityksen jyrkkä lasku, joka johtaa muun muassa voimakkaampaan metalliroiskeeseen kuin hitsattaessa inertissä ilmakehässä.

Patruunoissa olevaa hiilidioksidia käytetään pneumaattisissa aseissa ( kaasusylinteri pneumatiikassa ) ja moottorien virtalähteenä lentokoneiden mallintamisessa .

Hiilidioksidin varastointi terässylinterissä nesteytettynä on kannattavampaa kuin kaasun muodossa. Hiilidioksidin kriittinen lämpötila on suhteellisen alhainen, +31 °C. Noin 20 kg nesteytettyä hiilidioksidia kaadetaan tavalliseen 40 litran sylinteriin, ja huoneenlämmössä sylinterissä on nestefaasia ja paine on noin 6 MPa (60 kgf / cm 2 ). Jos lämpötila on yli +31 °C, hiilidioksidi menee ylikriittiseen tilaan paineessa yli 7,36 MPa. Tyypillisen 40 litran sylinterin vakiokäyttöpaine on 15 MPa (150 kgf/cm 2 ), mutta sen on kestettävä turvallisesti 1,5 kertaa suurempia paineita eli 22,5 MPa - joten työskentelyä tällaisten sylintereiden kanssa voidaan pitää varsin turvallisena.

Kiinteää hiilidioksidia - "kuivajää" - käytetään kylmäaineena laboratoriotutkimuksessa , vähittäiskaupassa , laitteiden korjauksessa (esimerkiksi: yhden liitososan jäähdyttämiseen, kun ne ovat tiukkoja) ja niin edelleen . Hiilidioksidilaitoksia käytetään hiilidioksidin nesteyttämiseen ja kuivajään tuottamiseen .

Rekisteröintimenetelmät

Hiilidioksidin osapaineen mittaamista tarvitaan teknologisissa prosesseissa, lääketieteellisissä sovelluksissa - hengitysseosten analysoinnissa keinotekoisen keuhkojen ventilaation aikana ja suljetuissa elämää ylläpitävissä järjestelmissä. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden analyysiä käytetään ympäristö- ja tieteellisessä tutkimuksessa , kasvihuoneilmiön tutkimisessa . Hiilidioksidi mitataan infrapunaspektroskopian periaatteeseen perustuvilla kaasuanalysaattoreilla ja muilla kaasunmittausjärjestelmillä . Lääketieteellistä kaasuanalysaattoria uloshengitysilman hiilidioksidipitoisuuden tallentamiseen kutsutaan kapnografiksi . Alhaisten CO 2 (ja myös CO ) pitoisuuksien mittaamiseen prosessikaasuista tai ilmakehän ilmasta voidaan käyttää kaasukromatografista menetelmää metanaattorilla ja rekisteröinnillä liekki-ionisaatiodetektorilla [31] .

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden vuotuiset vaihtelut planeetalla määräytyvät pääasiassa pohjoisen pallonpuoliskon keskimmäisten (40-70°) leveysasteiden kasvillisuudesta.

Trooppisten alueiden kasvillisuus ei käytännössä riipu vuodenajasta , kuiva aavikon vyöhyke 20-30° (molemmat pallonpuoliskot) vaikuttaa vähän hiilidioksidin kiertokulkuun, ja kasvillisuuden peittämät maakaistaleet sijaitsevat epäsymmetrisesti Maa ( eteläisellä pallonpuoliskolla keskimmäisillä leveysasteilla on valtameri ).
Siksi maaliskuusta syyskuuhun ilmakehän CO 2 -pitoisuus laskee fotosynteesin vuoksi  ja lokakuusta helmikuuhun nousee . Talvikasvua edistävät sekä puun hapettuminen ( kasvien heterotrofinen hengitys , mätää , humuksen hajoaminen , metsäpalot ) että fossiilisten polttoaineiden ( hiili , öljy , kaasu ) polttaminen, joka lisääntyy huomattavasti talvikaudella [32] .

Suuri määrä hiilidioksidia on liuennut valtamereen.

Hiilidioksidi muodostaa merkittävän osan joidenkin aurinkokunnan planeettojen ilmakehästä : Venus , Mars .

Fysiologinen toiminta

Hiilidioksidi [33] on myrkytön , mutta kun sitä hengitetään ilmassa korkeina pitoisuuksina, se luokitellaan tukehtuvaksi kaasuksi sen vaikutuksen mukaan, miten se vaikuttaa ilmaa hengittäviin eläviin organismeihin..

GOST 12.1.007-76 :n mukaisesti hiilidioksidi kuuluu vaaraluokan IV vaarallisiin aineisiin [34] [35] .

Vereen liuennut hiilidioksidi aktivoi aivojen hengityskeskusta fysiologisissa ja hieman kohonneissa pitoisuuksissa. Pieni keskittymisen nousu, jopa 0,2-0,4 % (2000-4000 ppm), sisätiloissa johtaa uneliaisuuden ja heikkouden kehittymiseen ihmisissä. Paljon suurempina pitoisuuksina se johtaa refleksin hengitysärsykkeen vähenemiseen tai eliminoitumiseen, ensin hengityslamaan ja lopulta hengityspysähdykseen [36] . Hengitetyssä ilmassa olevasta 5 prosentista hiilidioksidia esiintyy päänsärkyä ja huimausta, korkeammilla pitoisuuksilla sydämentykytys ( takykardia ), kohonnut verenpaine, hengenahdistus ja tajunnan menetys, niin sanottu hiilidioksidianestesia . Yli 8 % hiilidioksidipitoisuus johtaa myrkytykseen, joka johtaa kuolemaan 30–60 minuutin kuluessa [ 37] [38] . Hiilidioksidin kertymistä vereen kutsutaan hyperkapniaksi .

Sisätiloissa noin 600 ppm (miljoonasosia) CO 2 -tasot ovat normaaleja. Kohonneet hiilidioksidipitoisuudet heikentävät ihmisten kognitiivisia kykyjä . Jo 1200 ppm:llä aivojen verisuonet laajenevat, hermosolujen aktiivisuus laskee ja aivoalueiden välinen kommunikaatio vähenee [39] . Koulujen luokissa pitoisuudet ovat tyypillisiä 2000–2500 ja arvojen kokonaisalue on 1000–6000, tämä on tutkijoiden huolenaihe [40] , koska tukkoisissa tiloissa kokeita tekevien opiskelijoiden tuloksissa havaittiin laskua. [41] .

Tämän kaasun lisääntyneen pitoisuuden sisältävän ilman hengittäminen ei johda pitkäaikaisiin terveysongelmiin . Kun uhri on poistettu ilmakehästä korkealla hiilidioksidipitoisuudella, terveys ja hyvinvointi palautuvat täydellisesti nopeasti [42] .

Hiilidioksidin suositeltu MPC työalueen ilmassa on 9000 mg/m 3 [43] .

Katso myös

• Hiilidioksidi maan ilmakehässä
• Hiilihappo
• Liikenne höyryjä
• Limnologinen katastrofi
• Ilmaston lämpeneminen
• Päästökauppa

Muistiinpanot

1. ↑ Hiilidioksidi – lämpöfysikaaliset ominaisuudet . Haettu 23. marraskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 24. marraskuuta 2018. (määrätön)
2. ↑ Hiilidioksidi: Välittömästi hengelle tai terveydelle vaarallinen pitoisuus (IDLH) . Haettu 7. maaliskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 20. huhtikuuta 2018. (määrätön)
3. ↑ name= https://docs.cntd.ru_GOST  (pääsemätön linkki) 12.1.007-76. Työturvallisuusstandardijärjestelmä. Haitallisia aineita. Luokittelu ja yleiset vaatimukset
4. ↑ Rakov E. G. , Hiilidioksidi, 2016 .
5. ↑ Ilmakehän  hiilidioksidin trendit . National Oceanic and Atmospheric Administration. Haettu 24. syyskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 5. helmikuuta 2018.
6. ↑ Jochem Marotzke; Martin Stratmann. Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft  (saksa) . - München: CH Beck, 2015. - S. 9-22. - ISBN 978-3-406-66968-2 , 3-406-66968-9.
7. ↑ Eggleton, RA Lyhyt johdatus ilmastonmuutokseen  . - Cambridge: CUP , 2012. - 240 s. — ISBN 978-1-139-52435-3 , 1-139-52435-6, 978-1-139-62739-9, 1-139-62739-2, 978-1-283-94302-4, 283 94302-6, 978-1-139-62794-8, 1-139-62794-5, 1-139-62705-8, 978-1-139-62705-4. Arkistoitu 21. huhtikuuta 2020 Wayback Machinessa
8. ↑ Treibhausgas-Konzentration erreicht neuen Rekordwert  (saksa) . klimareporter° . Haettu 22. syyskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 21. lokakuuta 2020.
9. ↑ Chen Zhou, Mark D. Zelinka ja Stephen A. Klein. Dekadaalisten pilvivaihteluiden vaikutus maapallon  energiabudjettiin . luonnon geotiede. Haettu 4. joulukuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 13. lokakuuta 2019.
10. ↑ Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie . - Braunschweig. - S. 35. - XII, 472 S s. - ISBN 978-3-528-06645-1 , 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
11. ↑ Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie . - Braunschweig. - S. 50. - XII, 472 S s. - ISBN 978-3-528-06645-1 , 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
12. ↑ Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie . - Braunschweig. - S. 72. - XII, 472 S s. - ISBN 978-3-528-06645-1 , 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
13. ↑ Joseph Priestley. XIX. Havaintoja erilaisista ilmatyypeistä.  // Lontoon kuninkaallisen seuran filosofiset tapahtumat. — 1772-01-01. - T. 62 . — S. 147–264 . - doi : 10.1098/rstl.1772.0021 . Arkistoitu 12. lokakuuta 2020.
14. ↑ XVIII. Kaasujen kondensoitumisesta muodostuneiden nesteiden käyttämisestä mekaanisina aineina (EN) // Lontoon kuninkaallisen seuran filosofiset tapahtumat. - 1823-12-31. - T. 113 . — S. 199–205 . — ISSN 2053-9223 0261-0523, 2053-9223 . - doi : 10.1098/rstl.1823.0020 .
15. ↑ Joost Mertens. Du côté d'un chimiste nommé Thilorier  // L'Année balzacienne. - 2003. - Vol. 4 , no. 1 . - S. 251 . — ISSN 0084-6473 . - doi : 10.3917/balz.004.0251 .
16. ↑ Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft . - München: CH Beck, 2015. - S. 125. - 123-136 s. - ISBN 978-3-406-66968-2 , 3-406-66968-9.
17. ↑ Kappas, M. (Martin). Klimatologie: Klimaforschung im 21. Jahrhundert - Herausforderung für Natur- und Sozialwissenschaften . - Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag, 2009. - S. 159. - 1 verkkoresurssi s. - ISBN 978-3-8274-2242-2 , 3-8274-2242-6.
18. ↑ Ikirouta - Auf dünnem Eis  (saksa) . Deutschlandfunk . Haettu 22. syyskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 22. lokakuuta 2020.
19. ↑ Kansainvälisen ikiroutaliiton  maaraportit . Kansainvälinen ikiroutayhdistys . Haettu 22. syyskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 31. elokuuta 2020.
20. ↑ NABU - Moore und Klimawandel  (saksa) . NABU - Naturschutzbund Deutschland e.V. Haettu 22. syyskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 20. tammikuuta 2021.
21. ↑ Egorov A. S. Kemian ohjaaja - Rostov-on-Don: "Phoenix", 2009.
22. ↑ 7. Kuinka paljon hiilidioksidia ihmiset tuottavat hengittämällä? . Usein kysytyt kysymykset - Päästöt  (englanniksi) . USEPA . Haettu 4. joulukuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 2. helmikuuta 2011.
23. ↑ Charles Henrickson. Kemia  (englanniksi) . — Cliffs Notes, 2005. — ISBN 0-7645-7419-1 .
24. ↑ 1 2 3 4 Uudelleen laskettu arvoista mm. rt. Taide. käyttämällä muuntokerrointa 0,133322 kPa/mm. rt. Taide.
25. ↑ 1 2 Taulukko viitearvoista . Southwestern Medical Center Dallasin yliopistossa.
26. ↑ 1 2 3 4 Hiilidioksidi (pääsemätön linkki) . solarnavigator.net . Haettu 12. lokakuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 14. syyskuuta 2008. (määrätön) 
27. ↑ Sallittu CO2-pitoisuus tiloissa
28. ↑ Hiilidioksidi palonsammutusaineena: Riskien tutkiminen , Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto.
29. ↑ 1 2 3 Glinka, Nikolaj Leonidovič (1882-1965). Obŝaâ himiâ . — Izd. 27. ster. - Leningrad: "Himiâ", 1988. - 702, [2] s. Kanssa. — ISBN 5724500035 , 9785724500036.
30. ↑ Suuri öljyn ja kaasun tietosanakirja.
31. ↑ GOST 31371.6-2008 (ISO 6974-6:2002). Maakaasu. Koostumuksen määritys kaasukromatografialla epävarmuusarvioinnilla. Osa 6. Vedyn, heliumin, hapen, typen, hiilidioksidin ja hiilivetyjen C 1  - C 8 määritys käyttämällä kolmea kapillaarikolonnia . docs.cntd.ru _ — M .: Standartinform, 2009. . Käyttöpäivä: 4. joulukuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 4. joulukuuta 2019. (Venäjän kieli)
32. ↑ Byalko A.V. Kasvit nopeuttavat kasvua // Luonto. - 1996. - Nro 10. ( Keeling CD:n mukaan, Whorf T.P., Wahlen M., van der Plicht J. // Nature. 1995. V. 375, No. 6533. P. 666-670 )
33. ↑ Hiilidioksidimyrkytys: kirjallisuuskatsaus usein unohdetusta myrkytyksen syystä päivystysosastolla . Haettu 3. maaliskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 1. marraskuuta 2020. (määrätön)
34. ↑ name= https://docs.cntd.ru_GOST  (pääsemätön linkki) 12.1.005-76. Työalueen ilma. Yleiset saniteetti- ja hygieniavaatimukset
35. ↑ name= https://docs.cntd.ru_GOST  (pääsemätön linkki) 8050-85 Hiilidioksidi
36. ↑ Rauchvergiftungen/Vergiftungen durch Gase (TK) . web.archive.org (4. kesäkuuta 2010). Käyttöönottopäivä: 22.9.2020. (määrätön)
37. ↑ Deutsches Rotes Kreuz. Vergiftungen und Hilfe bei Erbrechen - Erste Hilfe  (saksa) . DRK eV (17.6.2020). Haettu 22. syyskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 23. lokakuuta 2020.
38. ↑ Hiilidioksidi – elämä ja kuolema . web.archive.org (22. toukokuuta 2013). Käyttöönottopäivä: 22.9.2020. (määrätön)
39. ↑ Greenwood, Veronica. Tekeekö kokoushuoneen ilma sinusta tyhmemmän?  : [ englanti ] ] // The New York Times: kaasu. - 2019 - 6. toukokuuta.
40. ↑ Ilmanvaihtonopeudet ja hiilidioksidipitoisuudet kouluissa. - Sisään: Tuuletus ulkoilmalla  : [ eng. ] // Berkeley Lab : [verkkosivusto]. – 2019.
41. ↑ Sorokin, Andrey. "Maailman lämpeneminen on järkyttävää. Koululaiset ja toimistotyöntekijät jo kärsivät tästä” // Republic: [verkkosivusto]. - 2020 - 7. tammikuuta.
42. ↑ Glatte Jr HA, Motsay GJ, Welch BE Carbon Dioxide Tolerance Studies // Brooks AFB  , TX School of Aerospace Medicine Technical Report. - 1967. - Voi. SAM-TR-67-77 . Arkistoitu alkuperäisestä 9. toukokuuta 2008.   
43. ↑ name= https://docs.cntd.ru_MAC  (pääsemätön linkki) haitallisista aineista työtilojen ilmassa

Kirjallisuus

• Vukalovich MP, Altunin VV Hiilidioksidin lämpöfysikaaliset ominaisuudet. — M .: Atomizdat , 1965. — 456 s.
• Grodnik M. G., Velichansky A. Ya. Hiilidioksidilaitosten suunnittelu ja toiminta . - M . : Elintarviketeollisuus , 1966. - 275 s.
• Rakov E. G. Hiilidioksidi  // Suuri venäläinen tietosanakirja . - M . : Suuri venäläinen tietosanakirja , 2016. - T. 32 . - S. 662-663 . (Venäjän kieli)
• Tezikov AD Kuivajään tuotanto ja käyttö. - M . : Gostorgizdat , 1960. - 128 s.
• Talyanker Yu.E. Nestekaasupullojen varastoinnin ominaisuudet // Hitsaustuotanto . - 1972. - Nro 11.

Linkit

• Kansainvälinen kemikaaliturvakortti 0021 Arkistoitu 13. helmikuuta 2008 Wayback Machinessa 
• CID 280 Arkistoitu 18. tammikuuta 2012 Wayback Machinessa  - PubChem 
• CO 2 -hiilidioksidi, ominaisuudet, sovellukset arkistoitu 13. helmikuuta 2021 Wayback Machinessa 
• Hiilidioksidin vaihekaavio (paine-lämpötila).
• Hiilidioksidi 3D:ssä
• Dry Ice -tiedot Arkistoitu 3. huhtikuuta 2004 Wayback Machinessa 
• Hiilidioksidin  vaihekaavio
• Koe 071 - Kolmipistevaiheen siirtymä hiilidioksidille
• CO 2 luonnollisena kylmäaineena -  FAQ
• Iso-Britannia kehittää menetelmää hiilidioksidin säästämiseksi
• Online-laskin CO 2 -kiinteistöille Arkistoitu 30. syyskuuta 2011 Wayback Machinessa 

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen iso kiinalainen Hienoa norjalaista Iso venäläinen Iso venäläinen Brockhaus ja Efron maailman ympäri Pieni Brockhaus ja Efron Britannica (verkossa) Treccani
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4031648-8 J9U : 987007283486805171 LCCN : sh85020108 NDL : 00568539 NKC : ph123881

Hiilen oksidit
Tavallisia oksideja	CO2_ _ CO
Eksoottiset oksidit	C2O2 _ _ _ C2O3 _ _ _ C2O4 _ _ _ C3O2 _ _ _ C4O2 _ _ _ C4O6 _ _ _ C5O2 _ _ _ C2O _ _ CO3_ _ CO4_ _ C12O9 _ _ _ C12O12 _ _ _
Polymeerit	grafiittioksidi C3O2 _ _ _ CO CO2_ _
Hiilioksidien johdannaiset	Metallikarbonyylit Hiilihappo Bikarbonaatit Karbonaatit Dikarbonaatit Trikarbonaatit