Koldioxid kemiskt element. Grundläggande kemiska egenskaper för koldioxid. Koldioxid och dess fysikaliska egenskaper

Soda, vulkan, Venus, kylskåp - vad har de gemensamt? Koldioxid. Vi har samlat den mest intressanta informationen om en av de viktigaste kemiska föreningarna på jorden åt dig.

Vad är koldioxid

Koldioxid är känd främst i sitt gasformiga tillstånd, d.v.s. som koldioxid med den enkla kemiska formeln CO2. I denna form existerar den under normala förhållanden - vid atmosfärstryck och "vanliga" temperaturer. Men vid ökat tryck, över 5 850 kPa (som till exempel trycket på ett havsdjup av cirka 600 m), övergår denna gas till vätska. Och när den kyls kraftigt (minus 78,5°C) kristalliserar den och blir till så kallad torris, som används flitigt i handeln för förvaring av frysta livsmedel i kylskåp.

Flytande koldioxid och torris produceras och används i mänskliga aktiviteter, men dessa former är instabila och sönderfaller lätt.

Men koldioxidgas finns överallt: den frigörs under andning av djur och växter och är en viktig del av atmosfärens och havets kemiska sammansättning.

Koldioxidens egenskaper

Koldioxid CO2 är färglös och luktfri. Under normala förhållanden har den ingen smak. Men om du andas in höga koncentrationer av koldioxid kan du uppleva en sur smak i munnen, orsakad av att koldioxiden löser sig på slemhinnor och i saliv och bildar en svag lösning av kolsyra.

Det är förresten koldioxidens förmåga att lösa sig i vatten som används för att göra kolsyrat vatten. Lemonadbubblor är samma koldioxid. Den första apparaten för att mätta vatten med CO2 uppfanns redan 1770, och redan 1783 började den företagsamma schweizaren Jacob Schweppes industriell produktion av läsk (varumärket Schweppes finns fortfarande).

Koldioxid är 1,5 gånger tyngre än luft, så den tenderar att "sätta sig" i sina nedre lager om rummet är dåligt ventilerat. ”Hundgrottan”-effekten är känd, där CO2 släpps ut direkt från marken och ackumuleras på cirka en halv meters höjd. En vuxen som går in i en sådan grotta, på höjden av sin tillväxt, känner inte överskottet av koldioxid, men hundar befinner sig direkt i ett tjockt lager av koldioxid och förgiftas.

CO2 stöder inte förbränning, varför det används i brandsläckare och brandsläckningssystem. Tricket att släcka ett brinnande ljus med innehållet i ett förment tomt glas (men faktiskt koldioxid) bygger just på denna egenskap hos koldioxid.

Koldioxid i naturen: naturliga källor

Koldioxid bildas i naturen från olika källor:

Andning av djur och växter.
Varje skolbarn vet att växter absorberar koldioxid CO2 från luften och använder det i fotosyntesprocesserna. Vissa hemmafruar försöker kompensera för brister med ett överflöd av inomhusväxter. Växter absorberar dock inte bara, utan frigör också koldioxid i frånvaro av ljus - detta är en del av andningsprocessen. Därför är en djungel i ett dåligt ventilerat sovrum ingen bra idé: CO2-nivåerna kommer att stiga ännu mer på natten.
Vulkanisk aktivitet.
Koldioxid är en del av vulkaniska gaser. I områden med hög vulkanisk aktivitet kan CO2 släppas ut direkt från marken – från sprickor och sprickor som kallas mofets. Koncentrationen av koldioxid i dalar med mofets är så hög att många smådjur dör när de kommer dit.
Nedbrytning av organiskt material.
Koldioxid bildas vid förbränning och sönderfall av organiskt material. Stora naturliga utsläpp av koldioxid följer med skogsbränder.

Koldioxid ”lagras” i naturen i form av kolföreningar i mineraler: kol, olja, torv, kalksten. Enorma reserver av CO2 finns i löst form i världshaven.

Utsläpp av koldioxid från en öppen reservoar kan leda till en limnologisk katastrof, vilket hände till exempel 1984 och 1986. i sjöarna Manoun och Nyos i Kamerun. Båda sjöarna bildades på platsen för vulkankratrar - nu är de utdöda, men i djupet släpper vulkanmagman fortfarande ut koldioxid som stiger upp i sjöarnas vatten och löses upp i dem. Som ett resultat av ett antal klimatiska och geologiska processer översteg koncentrationen av koldioxid i vatten ett kritiskt värde. En enorm mängd koldioxid släpptes ut i atmosfären som gick nerför bergssluttningarna som en lavin. Omkring 1 800 människor blev offer för limnologiska katastrofer på kamerunska sjöar.

Konstgjorda källor till koldioxid

De viktigaste antropogena källorna till koldioxid är:

industriella utsläpp i samband med förbränningsprocesser;
biltransport.

Trots att andelen miljövänliga transporter i världen växer kommer den stora majoriteten av världens befolkning inte snart att ha möjlighet (eller önskan) att byta till nya bilar.

Aktiv avskogning för industriella ändamål leder också till en ökning av koncentrationen av koldioxid CO2 i luften.

CO2 är en av slutprodukterna av ämnesomsättningen (nedbrytningen av glukos och fetter). Det utsöndras i vävnaderna och transporteras med hemoglobin till lungorna, genom vilka det andas ut. Luften som andas ut av en person innehåller cirka 4,5 % koldioxid (45 000 ppm) - 60-110 gånger mer än i luften som andas in.

Koldioxid spelar en stor roll för att reglera blodflödet och andningen. En ökning av CO2-nivåerna i blodet får kapillärerna att vidgas, vilket gör att mer blod kan passera, vilket levererar syre till vävnaderna och tar bort koldioxid.

Andningsorganen stimuleras också av en ökning av koldioxid, och inte av syrebrist, som det kan tyckas. I verkligheten känns syrebristen inte av kroppen under lång tid och det är mycket möjligt att en person i försåld luft kommer att förlora medvetandet innan han känner bristen på luft. Den stimulerande egenskapen hos CO2 används i konstgjorda andningsapparater: där koldioxid blandas med syre för att "starta" andningssystemet.

Koldioxid och vi: varför CO2 är farligt

Koldioxid är nödvändigt för människokroppen precis som syre. Men precis som med syre skadar ett överskott av koldioxid vårt välbefinnande.

En hög koncentration av CO2 i luften leder till förgiftning av kroppen och orsakar ett tillstånd av hyperkapni. Med hyperkapni upplever en person andningssvårigheter, illamående, huvudvärk och kan till och med förlora medvetandet. Om koldioxidhalten inte minskar uppstår syresvält. Faktum är att både koldioxid och syre rör sig genom hela kroppen på samma "transport" - hemoglobin. Normalt "färdas" de tillsammans och fäster sig på olika ställen på hemoglobinmolekylen. Ökade koncentrationer av koldioxid i blodet minskar dock syrets förmåga att binda till hemoglobin. Mängden syre i blodet minskar och hypoxi uppstår.

Sådana ohälsosamma konsekvenser för kroppen uppstår när man andas in luft med en CO2-halt på mer än 5 000 ppm (det kan till exempel vara luften i gruvor). För att vara rättvis, i det vanliga livet stöter vi praktiskt taget aldrig på sådan luft. En mycket lägre koncentration av koldioxid har dock inte den bästa effekten på hälsan.

Enligt vissa fynd orsakar till och med 1 000 ppm CO2 trötthet och huvudvärk hos hälften av försökspersonerna. Många människor börjar känna kvavhet och obehag ännu tidigare. Med en ytterligare ökning av koldioxidkoncentrationen till 1 500 – 2 500 ppm kritiskt är hjärnan "lat" för att ta initiativ, bearbeta information och fatta beslut.

Och om en nivå på 5 000 ppm är nästan omöjlig i vardagen, så kan 1 000 och till och med 2 500 ppm lätt vara en del av den moderna människans verklighet. Vårt visade att i sällan ventilerade skolklassrum förblir CO2-nivåerna över 1 500 ppm mycket av tiden, och ibland hoppar över 2 000 ppm. Det finns all anledning att tro att situationen är liknande på många kontor och till och med lägenheter.

Fysiologer anser att 800 ppm är en säker nivå av koldioxid för människors välbefinnande.

En annan studie fann ett samband mellan CO2-nivåer och oxidativ stress: ju högre koldioxidnivån är, desto mer lider vi av oxidativ stress, som skadar vår kropps celler.

Koldioxid i jordens atmosfär

Det finns bara cirka 0,04% CO2 i atmosfären på vår planet (detta är cirka 400 ppm), och på senare tid var det ännu mindre: koldioxid passerade 400 ppm-gränsen först hösten 2016. Forskare tillskriver ökningen av CO2-nivåerna i atmosfären till industrialiseringen: i mitten av 1700-talet, på tröskeln till den industriella revolutionen, var den bara cirka 270 ppm.

Innan vi överväger de kemiska egenskaperna hos koldioxid, låt oss ta reda på några egenskaper hos denna förening.

Allmän information

Det är den viktigaste komponenten i kolsyrat vatten. Det är detta som ger dryckerna fräschör och gnistrande kvalitet. Denna förening är en sur, saltbildande oxid. koldioxid är 44 g/mol. Denna gas är tyngre än luft, så den ackumuleras i den nedre delen av rummet. Denna förening är dåligt löslig i vatten.

Kemiska egenskaper

Låt oss kort överväga koldioxidens kemiska egenskaper. Vid interaktion med vatten bildas svag kolsyra. Nästan omedelbart efter bildandet dissocierar den till vätekatjoner och karbonat- eller bikarbonatanjoner. Den resulterande föreningen reagerar med aktiva metaller, oxider och även med alkalier.

Vilka är de grundläggande kemiska egenskaperna hos koldioxid? Reaktionsekvationerna bekräftar denna förenings sura natur. (4) kan bilda karbonater med basiska oxider.

Fysikaliska egenskaper

Under normala förhållanden är denna förening i ett gasformigt tillstånd. När trycket ökar kan det omvandlas till flytande tillstånd. Denna gas är färglös, luktfri och har en lätt sur smak. Flytande koldioxid är en färglös, transparent, mycket rörlig syra, som i sina yttre parametrar liknar eter eller alkohol.

Den relativa molekylvikten för koldioxid är 44 g/mol. Detta är nästan 1,5 gånger mer än luft.

Om temperaturen sjunker till -78,5 grader Celsius uppstår bildning, den liknar i hårdhet krita. När detta ämne avdunstar bildas kolmonoxidgas (4).

Kvalitativ reaktion

När man överväger de kemiska egenskaperna hos koldioxid är det nödvändigt att lyfta fram dess kvalitativa reaktion. När denna kemikalie interagerar med kalkvatten bildas en grumlig fällning av kalciumkarbonat.

Cavendish kunde upptäcka sådana karakteristiska fysikaliska egenskaper hos kolmonoxid (4), som löslighet i vatten, såväl som hög specifik vikt.

Lavoisier genomförde en studie där han försökte isolera ren metall från blyoxid.

De kemiska egenskaperna hos koldioxid som avslöjades som ett resultat av sådana studier blev en bekräftelse på de reducerande egenskaperna hos denna förening. Lavoisier lyckades få fram metall genom att kalcinera blyoxid med kolmonoxid (4). För att försäkra sig om att det andra ämnet var kolmonoxid (4) ledde han kalkvatten genom gasen.

Alla de kemiska egenskaperna hos koldioxid bekräftar denna förenings sura natur. Denna förening finns i tillräckliga mängder i jordens atmosfär. Med den systematiska tillväxten av denna förening i jordens atmosfär är allvarliga klimatförändringar (global uppvärmning) möjlig.

Det är koldioxid som spelar en viktig roll i den levande naturen, eftersom denna kemikalie tar en aktiv del i metabolismen av levande celler. Det är denna kemiska förening som är resultatet av olika oxidativa processer förknippade med andning av levande organismer.

Koldioxid som finns i jordens atmosfär är den huvudsakliga kolkällan för levande växter. I processen med fotosyntes (i ljuset) sker fotosyntesprocessen, som åtföljs av bildandet av glukos och frigörandet av syre i atmosfären.

Koldioxid är inte giftigt och stöder inte andning. Med en ökad koncentration av detta ämne i atmosfären upplever en person att hålla andan och svår huvudvärk. I levande organismer har koldioxid en viktig fysiologisk betydelse, till exempel är det nödvändigt för reglering av vaskulär tonus.

Funktioner för att ta emot

I industriell skala kan koldioxid separeras från rökgaser. Dessutom är CO2 en biprodukt av nedbrytningen av dolomit och kalksten. Moderna installationer för produktion av koldioxid innebär användning av en vattenlösning av etanamin, som adsorberar gasen som finns i rökgasen.

I laboratoriet frigörs koldioxid genom reaktion av karbonater eller bikarbonater med syror.

Applicering av koldioxid

Denna sura oxid används inom industrin som jäsmedel eller konserveringsmedel. På produktförpackningen anges denna förening som E290. I flytande form används koldioxid i brandsläckare för att släcka bränder. Kolmonoxid (4) används för att producera kolsyrat vatten och saftdrycker.

Koldioxid

En integrerad del av atmosfären, det huvudsakliga råmaterialet för processen för fotosyntes av gröna växter, en produkt av den vitala aktiviteten hos levande organismer.

Enligt den systematiska internationella nomenklaturen (IUPAC) kallas ämnet med formeln CO2 för kolmonoxid (IV). Trivial (vanliga namn) - koldioxid eller koldioxid, kolsyraanhydrid (saltbildande oxid med sura egenskaper).

Koldioxidformel

Koldioxidmolekylen bildas av två syreatomer och en kolatom. Strukturformel – O=C=O. Valensen för kol är 4. Oxidationstillståndet är (+4). Bindningstyp: polär kovalent.

Producerar koldioxid

Naturliga källor till koldioxid

Koldioxid bildas under långsam oxidation under processerna för andning, jäsning och sönderfall av organiska ämnen. Frigörs vid nedbrytning av naturliga karbonater, bränsleförbränning och bildning av rökgaser. Ingår i luften och mineralkällor.

Människokroppen släpper ut 1 kg CO 2 per dag. Luften innehåller 0,03 % koldioxid.

Laboratoriemetoder för att erhålla

I laboratoriet kan gas erhållas genom att reagera saltsyra med krita, marmor och soda. Gas samlas upp genom luftförträngningsmetod.

CaCO 3 + 2 HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2,

NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2.

Industriella produktionsmetoder

Kalkstensrostning: CaCO 3 → CaO + CO 2.
Som en biprodukt av luftseparation vid produktion av syre, kväve, argon.

Koldioxidens egenskaper

Fysikaliska egenskaper

Ämnet är ogiftigt, ej brandfarligt.

Ett ämne i fast aggregationstillstånd kallas "torris".

En hög koncentration av koldioxid kan bestämmas organoleptiskt - i munnen uppträder en sur smak på tungan. Höga nivåer är farliga för kroppen - det orsakar kvävning.

Kemiska egenskaper

Kvalitativ reaktion: När koldioxid reagerar med kalkmjölk (kalciumhydroxid) bildas kalciumkarbonat - en vit fällning.

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

CO 2 som en sur oxid, reagerar med vatten med bildning av kolsyra. Denna syra är en instabil förening och bryts lätt ned till koldioxid och vatten. Reaktionstyp – sammansatt reaktion, reversibel.

CO2 + H2O ↔ H2CO3.

Vid uppvärmning sönderdelas det till kolmonoxid (II) och vatten: 2CO2 = 2CO + O2.

Interagerar med basiska oxider, med bildning av salter:

CaO + CO2 = CaCO3; Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3.

Reaktionstyp– sammansatt reaktion.

Interagerar med alkalier, med bildning av sura och medelstora salter:

CO2 + NaOH = NaHCO3;

CO 2 + 2 NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

Medium salt bildas när det finns ett överskott av alkali. Ett surt salt bildas när förhållandet mellan mängderna oxid och alkaliämnen är 1:1.

Vid temperatur reagerar den med aktiva metaller:

CO2 + 2Mg = C + 2MgO

Koldioxid uppvisar huvudsakligen reducerande egenskaper, men när den interagerar med aktiva metaller är den ett oxidationsmedel.

Går in i reaktioner med enkla ämnen:

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O (reaktionsbetingelser - hög temperatur, Cu2O-katalysator).

Applicering av koldioxid

I Livsmedelsindustrin:

används vid produktion av mineralvatten och kolsyrade drycker;
som livsmedelstillsats (E290), ökar hållbarheten för produkter;
som jäsmedel ger det lätthet och fluffighet till konfektyrprodukter;
som köldmedium;
för att ta bort koffein från kaffe.

I flygplansmodellering används den som en energikälla för motorer; används i pneumatiska vapen; som påfyllning för koldioxidbrandsläckare. Används som skyddsmedium vid svetsning.

Koldioxid används också inom medicin - det används för kryoablation av tumörer och fungerar som en stimulator för djupandning.

Inom den kemiska industrin används gas vid syntes av kemikalier, framställning av kolsyrasalter, torkning och reningsprocesser av polymerer, fibrer av vegetabiliskt och animaliskt ursprung. Används för rening av avloppsvatten, ökar ledningsförmågan hos ultrarent vatten.

Exempel på problemlösning

Problem 1

Ta reda på massandelen kol i koldioxid.

Lösning

M(CO2) = 12+2x16 = 44 g/mol.
Ar(C) = 12 g/mol.
W(C) = 12/44 = 0,27 eller 27 %

Svar: massandelen kol i koldioxid är 27 %.

Problem 2

Beräkna volymen koldioxid som frigörs under växelverkan mellan saltsyra och marmor som väger 100 g.

Lösning

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

1 mol - 1 mol
100 g/mol - 22,4 l/mol
100 g - 22,4 l

x(CO2) = 300x22,4/100 = 67,2 (l).

Svar: Volymen koldioxid är 67,2 liter.

"Kväveoxidformler" - Gas. Nitrosanhydrid. Rävsvans. Oxider. Kväveoxid. Flygande kristaller. Kvävedioxid. Saltbildande syraoxid. Blå vätska. Syreföreningar av kväve. Fysikaliska egenskaper. Formel. Används i laboratoriet. Karaktär. Reagerar inte med vatten. Kväveoxider. Ansökan. Reagerar med vatten.

"Kolmonoxid II" - "Växthuseffekt". C, Z, dåligt löslig i vatten kokpunkt. -192,1C` Giftig - 0,2% dödlig i luften! KOLOXID (II) och (IV). Konsolidering. : Erhålla co2. Att få CO. TO och P=60 atm flyter. Kemiska egenskaper hos CO. I laboratoriet - H+ T HCOOH H2O + CO Myrsyra. Erhålla CO: På rummet. Kemiska egenskaper.

"Kolmonoxid" - Kolmonoxid (II) kännetecknas av reducerande egenskaper. Kolmonoxid (IV). Så. Koloxider. Erhålla kolmonoxid (IV). COR används: eller koldioxid - en färglös och luktfri gas. Planering av demonstrationslektioner. Kolmonoxid (II).

"Kemiska egenskaper hos oxider" - Klassificering av oxider enligt kemiska egenskaper. Kemiska egenskaper hos basiska oxider. Grundläggande oxider. Kemiska egenskaper hos amfotera oxider. Oxider. Sura oxider. Icke-saltbildande oxider. Saltbildande oxider. Amfotära oxider. Kemiska egenskaper hos sura oxider. Metoder för framställning av oxider.

"Kolmonoxid" - Kolmonoxid (II) (kolmonoxid). Kemiska egenskaper: Effekt av CO på människor: Tillförseln av syre till kroppsvävnader minskar, hypoxemi utvecklas. Utbytet av fosfor och kväve störs. Fysikaliska egenskaper. Kolmonoxid bildas vid ofullständig förbränning av bränsle. Kolhydratmetabolismen störs. Förgasning av bränsle.

"Kväveoxid" - NH3. Redox dualitet. "Fox Tail" En giftig gas som är brun till färgen och har en karakteristisk lukt. N2o3-kväveoxid (III). Oxidationsmedel: 2NO + 2SO2 = 2SO3 + N2 Salpetermetod för framställning av svavelsyra. N2O är kväveoxid (I). N2O5. Molekylen är linjär. NEJ. Färglös gas, luktfri.

Det finns totalt 14 presentationer i ämnet

Ett ämne med den kemiska formeln CO2 och en molekylvikt på 44,011 g/mol, som kan existera i fyra fastillstånd - gasformigt, flytande, fast och superkritiskt.

Det gasformiga tillståndet av CO2 kallas vanligtvis koldioxid. Vid atmosfärstryck är det en färglös, luktfri gas, vid en temperatur på +20° med en densitet på 1,839 kg/m? (1,52 gånger tyngre än luft), löser sig väl i vatten (0,88 volymer i 1 volym vatten), interagerar delvis i det med bildning av kolsyra. Inkluderat i atmosfären är i genomsnitt 0,035 volymprocent. Under plötslig nedkylning på grund av expansion (expansion) kan CO2 desublimeras - gå direkt till fast tillstånd, förbi den flytande fasen.

Koldioxidgas lagrades tidigare ofta i stationära gastankar. För närvarande används inte denna lagringsmetod; koldioxid i erforderlig mängd erhålls direkt på plats - genom att förånga flytande koldioxid i en förgasare. Då kan gasen enkelt pumpas genom vilken gasledning som helst under ett tryck på 2-6 atmosfärer.

Det flytande tillståndet av CO2 kallas tekniskt "flytande koldioxid" eller helt enkelt "koldioxid". Detta är en färglös, luktfri vätska med en medeldensitet på 771 kg/m3, som endast existerar under ett tryck på 3 482...519 kPa vid en temperatur på 0...-56,5 grader C ("lågtemperatur koldioxid" ), eller under ett tryck på 3 482...7 383 kPa vid en temperatur på 0...+31,0 grader C ("högtryckskoldioxid"). Högtryckskoldioxid framställs oftast genom att koldioxid komprimeras till kondensationstryck samtidigt som den kyls med vatten. Lågtemperaturkoldioxid, som är huvudformen av koldioxid för industriell konsumtion, produceras oftast genom en högtryckscykel genom trestegs kylning och strypning i speciella installationer.

För låg och medelstor förbrukning av koldioxid (högt tryck) används en mängd olika stålcylindrar för dess lagring och transport (från cylindrar för hushållssifoner till behållare med en kapacitet på 55 liter). Den vanligaste är en 40 liters cylinder med ett arbetstryck på 15 000 kPa, innehållande 24 kg koldioxid. Stålcylindrar kräver ingen extra vård, koldioxid lagras utan förlust under lång tid. Högtryckskoldioxidcylindrar är svartmålade.

För betydande förbrukning används isotermiska tankar med olika kapacitet, utrustade med servicekylenheter, för lagring och transport av flytande koldioxid vid låg temperatur. Det finns lagring (stationära) vertikala och horisontella tankar med en kapacitet från 3 till 250 ton, transportabla tankar med en kapacitet från 3 till 18 ton. Vertikala tankar kräver konstruktion av ett fundament och används huvudsakligen under förhållanden med begränsat utrymme för placering. Användningen av horisontella tankar gör det möjligt att minska kostnaderna för fundament, särskilt om det finns en gemensam ram med en koldioxidstation. Tankar består av ett internt svetsat kärl tillverkat av lågtemperaturstål och med polyuretanskum eller vakuumvärmeisolering; ytterhölje av plast, galvaniserat eller rostfritt stål; rörledningar, kopplingar och styranordningar. De inre och yttre ytorna på det svetsade kärlet utsätts för specialbehandling, vilket minskar sannolikheten för ytkorrosion av metallen. I dyra importerade modeller är det yttre förseglade höljet tillverkat av aluminium. Användningen av tankar säkerställer fyllning och dränering av flytande koldioxid; lagring och transport utan produktförlust; visuell kontroll av vikt och drifttryck vid tankning, under förvaring och utmatning. Alla typer av tankar är utrustade med ett säkerhetssystem i flera nivåer. Säkerhetsventiler tillåter inspektion och reparation utan att stoppa och tömma tanken.

Med en omedelbar minskning av trycket till atmosfärstrycket, vilket sker under injektion i en speciell expansionskammare (strypning), förvandlas flytande koldioxid omedelbart till gas och en tunn snöliknande massa, som pressas och koldioxid erhålls i fast tillstånd , som vanligtvis kallas "torris". Vid atmosfärstryck är det en vit glasartad massa med en densitet på 1 562 kg/m?, med en temperatur på -78,5? C, som i den fria luften sublimerar - gradvis avdunstar, förbi det flytande tillståndet. Torris kan också erhållas direkt från högtrycksinstallationer som används för att framställa lågtemperaturkoldioxid från gasblandningar innehållande CO2 i en mängd av minst 75-80 %. Den volymetriska kylkapaciteten för torris är nästan 3 gånger större än för vattenis och uppgår till 573,6 kJ/kg.

Fast koldioxid framställs vanligtvis i briketter som mäter 200×100×20-70 mm, i granulat med en diameter på 3, 6, 10, 12 och 16 mm, sällan i form av det finaste pulvret (”torr snö”). Briketter, granulat och snö lagras i högst 1-2 dagar i stationära underjordiska lagringsanläggningar av mintyp, uppdelade i små fack; transporteras i speciella isolerade containrar med säkerhetsventil. Containrar från olika tillverkare med en kapacitet på 40 till 300 kg eller mer används. Förluster på grund av sublimering är, beroende på omgivningstemperatur, 4-6 % eller mer per dag.

Vid ett tryck över 7,39 kPa och en temperatur över 31,6 grader C befinner sig koldioxid i det så kallade superkritiska tillståndet, där dess densitet är som en vätskas och dess viskositet och ytspänning är som en gas. Denna ovanliga fysikaliska substans (vätska) är ett utmärkt opolärt lösningsmedel. Superkritisk CO2 kan helt eller selektivt extrahera alla icke-polära beståndsdelar med en molekylvikt på mindre än 2 000 dalton: terpener, växer, pigment, mättade och omättade fettsyror med hög molekylvikt, alkaloider, fettlösliga vitaminer och fytosteroler. Olösliga ämnen för superkritisk CO2 är cellulosa, stärkelse, organiska och oorganiska högmolekylära polymerer, sockerarter, glykosidämnen, proteiner, metaller och salter av många metaller. Med liknande egenskaper används superkritisk koldioxid alltmer i processerna för extraktion, fraktionering och impregnering av organiska och oorganiska ämnen. Det är också en lovande arbetsvätska för moderna värmemotorer.

Specifik gravitation. Den specifika vikten av koldioxid beror på trycket, temperaturen och aggregationstillståndet där den befinner sig.
Den kritiska temperaturen för koldioxid är +31 grader. Specifik vikt av koldioxid vid 0 grader och ett tryck på 760 mm Hg. lika med 1,9769 kg/m3.
Molekylvikten för koldioxid är 44,0. Den relativa vikten av koldioxid jämfört med luft är 1,529.
Flytande koldioxid vid temperaturer över 0 grader. mycket lättare än vatten och kan endast lagras under tryck.
Den specifika vikten av fast koldioxid beror på metoden för dess framställning. Flytande koldioxid, när den fryses, förvandlas till torris, som är en transparent, glasartad fast substans. I detta fall har fast koldioxid den högsta densiteten (vid normalt tryck i ett kärl kylt till minus 79 grader är densiteten 1,56). Industriell fast koldioxid är vit till färgen, dess hårdhet är nära krita,
dess specifika vikt varierar beroende på produktionsmetod i intervallet 1,3 - 1,6.

Tillståndsekvation. Sambandet mellan volym, temperatur och tryck av koldioxid uttrycks av ekvationen
V= R T/p - A, där
V - volym, m3/kg;
R - gaskonstant 848/44 = 19,273;
T - temperatur, K grader;
p tryck, kg/m2;
A är en ytterligare term som kännetecknar avvikelsen från tillståndsekvationen för en idealgas. Det uttrycks av beroendet A = (0,0825 + (1,225)10-7 r)/(T/100)10/3.

Trippelpunkt för koldioxid. Trippelpunkten kännetecknas av ett tryck på 5,28 ata (kg/cm2) och en temperatur på minus 56,6 grader.
Koldioxid kan existera i alla tre tillstånden (fast, flytande och gas) endast vid trippelpunkten. Vid tryck under 5,28 ata (kg/cm2) (eller vid temperaturer under minus 56,6 grader) kan koldioxid endast existera i fast och gasformigt tillstånd.
I ång-vätskeområdet, dvs. ovanför trippelpunkten är följande relationer giltiga
i"x + i"" y = i,
x + y = 1, där,
x och y - andelen av ämnet i flytande och ångform;
i" är vätskans entalpi;
i"" - entalpi av ånga;
i är blandningens entalpi.
Från dessa värden är det lätt att bestämma värdena för x och y. Följaktligen kommer följande ekvationer att vara giltiga för regionen under trippelpunkten:
i"" y + i"" z = i,
y + z = 1, där,
i"" - entalpi av fast koldioxid;
z är andelen av ämnet i fast tillstånd.
Vid trippelpunkten för tre faser finns det också bara två ekvationer
i" x + i"" y + i""" z = i,
x + y + z = 1.
Genom att känna till värdena för i," i"," i""" för trippelpunkten och använda de givna ekvationerna, kan du bestämma entalpin för blandningen för vilken punkt som helst.

Värmekapacitet. Värmekapaciteten för koldioxid vid en temperatur på 20 grader. och 1 ata är
Ср = 0,202 och Сv = 0,156 kcal/kg*deg. Adiabatiskt index k = 1,30.
Värmekapaciteten för flytande koldioxid i temperaturintervallet från -50 till +20 grader. kännetecknas av följande värden, kcal/kg*deg. :
Deg.C -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
ons, 0,47 0,49 0,515 0,514 0,517 0,6 0,64 0,68

Smältpunkt. Smältning av fast koldioxid sker vid temperaturer och tryck som motsvarar trippelpunkten (t = -56,6 grader och p = 5,28 ata) eller över den.
Under trippelpunkten sublimeras fast koldioxid. Sublimeringstemperaturen är en funktion av trycket: vid normalt tryck är den -78,5 grader, i vakuum kan den vara -100 grader. och under.

Entalpi. Entalpin för koldioxidånga över ett brett område av temperaturer och tryck bestäms med hjälp av Plancks och Kupriyanovs ekvation.
i = 169,34 + (0,1955 + 0,000115t)t - 8,3724 p(1 + 0,007424p)/0,01T(10/3), där
I - kcal/kg, p - kg/cm2, T - grader K, t - grader C.
Entalpin för flytande koldioxid vid vilken punkt som helst kan lätt bestämmas genom att subtrahera det latenta förångningsvärmet från entalpin för mättad ånga. På liknande sätt, genom att subtrahera det latenta sublimeringsvärmet, kan entalpin för fast koldioxid bestämmas.

Värmeledningsförmåga. Värmeledningsförmåga av koldioxid vid 0 grader. är 0,012 kcal/m*timme*grad C, och vid en temperatur på -78 grader. den sjunker till 0,008 kcal/m*timme*deg.S.
Data om värmeledningsförmågan hos koldioxid i 10 4 msk. kcal/m*timme*grad C vid positiva temperaturer anges i tabellen.
Tryck, kg/cm2 10 grader. 20 grader 30 grader 40 grader
Koldioxidgas
1 130 136 142 148
20 - 147 152 157
40 - 173 174 175
60 - - 228 213
80 - - - 325
Flytande koldioxid
50 848 - - -
60 870 753 - -
70 888 776 - -
80 906 795 670
Värmeledningsförmågan för fast koldioxid kan beräknas med formeln:
236,5/T1,216 st., kcal/m*timme*grader.

Termisk expansionskoefficient. Den volymetriska expansionskoefficienten a för fast koldioxid beräknas beroende på förändringen i specifik vikt och temperatur. Den linjära expansionskoefficienten bestäms av uttrycket b = a/3. I temperaturintervallet från -56 till -80 grader. koefficienter har följande värden: a *10*5st. = 185,5-117,0, b* 10* 5 st. = 61,8-39,0.

Viskositet. Viskositet av koldioxid 10 * 6st. beroende på tryck och temperatur (kg*sek/m2)
Tryck, vid -15 grader. 0 grader 20 grader 40 grader
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

Dielektrisk konstant. Den dielektriska konstanten för flytande koldioxid vid 50 - 125 ati är i intervallet 1,6016 - 1,6425.
Dielektricitetskonstant för koldioxid vid 15 grader. och tryck 9,4 - 39 ati 1,009 - 1,060.

Fukthalt i koldioxid. Innehållet av vattenånga i våt koldioxid bestäms med hjälp av ekvationen,
X = 18/44 * p'/p - p' = 0,41 p'/p - p' kg/kg, där
p’ - partialtryck av vattenånga vid 100% mättnad;
p är det totala trycket för ånggasblandningen.

Löslighet av koldioxid i vatten. Gasernas löslighet mäts genom volymer gas reducerade till normala förhållanden (0 grader, C och 760 mm Hg) per volym lösningsmedel.
Koldioxidens löslighet i vatten vid måttliga temperaturer och tryck upp till 4 - 5 atm följer Henrys lag, som uttrycks av ekvationen
P = N X, där
P är partialtrycket för gas över vätskan;
X är mängden gas i mol;
H - Henrys koefficient.

Flytande koldioxid som lösningsmedel. Löslighet av smörjolja i flytande koldioxid vid en temperatur på -20 grader. upp till +25 grader. är 0,388 g i 100 CO2,
och ökar till 0,718 g per 100 g CO2 vid en temperatur på +25 grader. MED.
Lösligheten av vatten i flytande koldioxid i temperaturintervallet från -5,8 till +22,9 grader. är inte mer än 0,05 viktprocent.

Säkerhetsåtgärder

När det gäller graden av påverkan på människokroppen tillhör koldioxidgas den 4:e faroklassen enligt GOST 12.1.007-76 "Skadliga ämnen. Klassificering och allmänna säkerhetskrav." Den högsta tillåtna koncentrationen i luften i arbetsområdet har inte fastställts; vid bedömning av denna koncentration bör man fokusera på standarderna för kol- och ozokeritgruvor, satta inom 0,5 %.

Vid användning av torris, vid användning av kärl med flytande lågtemperaturkoldioxid, måste säkerhetsåtgärder vidtas för att förhindra frostskador på händer och andra delar av arbetarens kropp.