Діоксид вуглецю

Діоксид вуглецю, вуглекислий газ, CO2 (рос. углекислый газ, англ. carbon dioxide) — тривка хімічна сполука, поширена в природних газах, що містять його в кількості від декількох відсотків до практично чистого вуглекислого газу. Безбарвний, має кислуватий смак і запах. Є кінцевим продуктом окиснення вуглецю, не горить, не підтримує горіння і дихання. Токсична дія вуглекислого газу виявляється при його вмісті в повітрі 3-4 % і полягає в подразненні дихальних шляхів, запамороченні, головному болі, шумі у вухах, психічному збудженні, непритомному стані.

При виділенні вуглекислого газу з підошви виробки і відсутності активного струменя повітря в нижній частині її можуть утворюватися застійні зони з високою концентрацією. В рудниковій атмосфері вуглекислий газ присутній завжди, бо утворюється у великій кількості за рахунок біохімічних та хімічних реакцій окиснення, що протікають в гірничих виробках. Звичайно виділення природного вуглекислого газу в гірничі виробки незначні, винятками є виділення вуглекислого газу магматичного походження в деяких вугільних та калійних родовищах. Граничний допустимий вміст СО2 в шахтному повітрі 0,5-1 % (за об'ємом). При 10 % наступає непритомність, при 20-25 % — смертельне отруєння. Перша допомога при отруєнні полягає у винесенні потерпілого на свіже повітря, проведенні штучного дихання.

Неотруйний газ, без кольору і запаху, що є природною складовою атмосфери. Вуглекислий газ є продуктом спалювання викопного палива. Він має парникові властивості, тобто сприяє утриманню тепла на поверхні Землі і вносить основний вклад у глобальне потепління.

При 20 °C в 1 об'ємі води розчиняється 0,88 об'ємів CO2. Водний розчин його має кислуватий смак. На відміну від монооксиду діоксид вуглецю є солетвірним оксидом — ангідридом карбонатної кислоти H2CO3.

Під тиском близько 60 атм діоксид вуглецю при звичайній температурі перетворюється в рідину. У зрідженому стані у сталевих балонах його можна зберігати і транспортувати. При сильному охолодженні він перетворюється в снігоподібну масу (сухий лід), яка сублімує (випаровується не плавлячись) при —78,5°С.

Діоксид вуглецю не підтримує дихання і горіння звичайних видів палива. Але речовини, що мають більше споріднення до кисню, ніж вуглець, можуть віднімати у нього кисень. Так, наприклад, запалена свічка гасне в атмосфері CO2, а запалена магнієва стрічка продовжує горіти:

2Mg + CO2 = 2MgO + C

Незначні кількості CO2 нешкідливі для людини і тварин, але при концентрації його в повітрі понад 3 % за об'ємом він стає шкідливим, а при 10 % і більше — смертельним.

Застосування

У народному господарстві діоксид вуглецю широко застосовується в хімічній промисловості при виробництві соди, сечовини тощо, а також у виробництві цукру, вина, пива, для виготовлення газової води і т. д. Широко відомі природні джерелу діоксиду вуглецю у вигляді мінеральних вод «Нарзан», «Боржом» та інші. Спресований твердий CO2 під назвою «сухий лід» застосовують для охолодження м'яса, риби і інших харчових продуктів, що швидко псуються. Сухий лід значно більше, ніж звичайний, знижує температуру і при випаровуванні не залишає ніякої рідини. У техніці діоксид вуглецю одержують обпаленням вапняку з одночасним одержанням паленого вапна:

CaCO3 = CaO + CO2?

Одержання

В лабораторних умовах його звичайно одержують при дії хлоридної кислоти на мармур:

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2?

У природі діоксид вуглецю постійно утворюється при найрізноманітніших процесах: горінні вугілля і інших видів палива, диханні, бродінні, гнитті тощо.