Угљен-диоксид: Формула, својства и примене

Угљен диоксид (угљен диоксид) - често појављујуће једињење. Формира се оксидацијом разних органска материја. Најчешћи процеси формирања овог једињења су распадање животињских и биљних остатака, спаљивање различитих врста горива, дисање животиња и биљака. На пример, једна особа дневно ослобађа око један килограм угљен-диоксида у атмосферу. Оксид и угљен-диоксид се могу формирати иу неживој природи. Угљен-диоксид се емитује током вулканске активности, а може се и екстраховати из извора минералне воде. Угљен-диоксид се налази у малим количинама у атмосфери Земље.

Карактеристике хемијске структуре овог једињења омогућавају јој да учествује у различитим хемијским реакцијама, на којима се заснива угљен диоксид.

Формула

У једињењу ове супстанце, тетравалентни атом угљеника формира линеарну везу са два молекула кисеоника. Појава таквог молекула може се представити на следећи начин:

Теорија хибридизације објашњава структуру молекула угљен диоксида на следећи начин: формирају се две постојеће сигма везе између сп орбитала атома угљеника и две 2п орбитале кисика; Угљенични п-орбитали који не учествују у хибридизацији повезани су са сличним орбиталима кисеоника. У хемијским реакцијама, угљендиоксид се пише у облику: ЦО _2.

Пхисицал пропертиес

У нормалним условима, угљен диоксид је безбојни гас без мириса. Тежи је од ваздуха, па је угљен-диоксид и може се понашати као течност. На пример, може се сипати из једне посуде у другу. Ова супстанца је слабо растворљива у води - око 0,88 л ЦО _{2 се} раствара у једном литру воде на 20 ° Ц. Благо смањење температуре драстично мења ситуацију - 1,7 литара ЦО2 се може растворити у истом литру воде на 17 ° Ц. Са снажним хлађењем, ова супстанца се таложи у облику пахуљица снијега - формира се такозвани "сухи лед". Ово име потиче од чињенице да се под нормалним притиском супстанца, премошћавајући текућу фазу, одмах претвара у гас. Течни угљен диоксид се формира на притиску незнатно изнад 0.6 МПа и на собној температури.

Хемијска својства

У интеракцији са јаким оксидационим средствима, 4-угљен диоксид показује оксидативна својства. Типична реакција ове интеракције је:

Ц + ЦО ₂ = 2ЦО.

Дакле, уз помоћ угља, угљен диоксид се своди на његову бивалентну модификацију - угљен моноксид.

Под нормалним условима, угљен диоксид је инертан. Али неки активни метали могу да изгоре у њему, уклањајући кисеоник из једињења и ослобађајући угљен гас. Типична реакција - сагоревање магнезијума:

2Мг + ЦО2 = 2МгО + Ц.

У току реакције настају магнезијум оксид и слободни угљен.

У хемијским једињењима, ЦО ₂ често показује својства типичног киселог оксида. На пример, реагује са базама и основни оксиди. Резултат реакције су соли угљене киселине.

На пример, реакција једињења натријум оксида са угљен диоксидом може се представити на следећи начин:

На2О + ЦО2 = На2Ц03;

2НаОХ + ЦО2 = На2Ц03 + Х20;

НаОХ + ЦО2 = НаХЦ03.

Отопина угљене киселине и ЦО ₂

Угљен диоксид у води формира раствор са малим степеном дисоцијације. Овај раствор угљен-диоксида се назива карбонска киселина. Безбојан је, благ и киселкастог укуса.

Бележи хемијску реакцију:

ЦО ₂ + Х ₂ О ЦО Х ₂ ЦО _3.

Равнотежа је прилично помакнута улијево - само око 1% почетног угљичног диоксида претвара се у угљичну киселину. Што је температура виша, то је мањи раствор молекула карбонске киселине. Када се састојци прокуха, он потпуно нестаје, а раствор се распада у угљен диоксид и воду. Структурна формула карбонске киселине приказана је у наставку.

Карактеристике угљене киселине

Угљена киселина је веома слаба. У растворима се разлаже у водоничне ионе Х ⁺ и једињења ХЦО ₃ ^- . У врло малим количинама формирају се ЦО ₃ -јони.

Угљенична киселина је дибазична, тако да соли које она формира могу бити средње и киселе. Средње соли у руској хемијској традицији називају се карбонати, а јаке соли се називају хидрокарбонати.

Квалитативна реакција

Један од могућих начина за откривање угљен диоксида је промена транспарентности раствора креча.

Ца (ОХ) ₂ + ЦО2 = ЦаЦО3 + Х20.

Ово искуство је познато из школског хемијског курса. На почетку реакције формира се мала количина бијелог талога, који затим нестаје када се угљични диоксид прође кроз воду. Промена транспарентности настаје зато што се у процесу интеракције нерастворљиво једињење - калцијум карбонат претвара у растворну супстанцу - калцијум бикарбонат. Реакција се одвија на следећи пут:

ЦаЦО3 + Х20 + ЦО2 = Ца (ХЦО ₃ ) ₂ .

Производња угљен-диоксида

Ако желите да добијете малу количину ЦО2, можете започети реакцију хлороводонична киселина са калцијум карбонат (мермер). Хемијски запис ове интеракције изгледа овако:

ЦаЦО3 + ХЦл = ЦаЦл2 + Х20 + ЦО2.

Такође, у ту сврху користи реакцију сагоревања супстанци које садрже угљеник, као што је ацетилен:

ЦХ ₄ + 2О ₂ → 2Х ₂ О + ЦО ₂ .

За сакупљање и складиштење добијене гасне супстанце коришћењем Кипп апарата.

За потребе индустрије и пољопривреде, производња угљичног диоксида мора бити велика. Популарна метода ове велике реакције је спаљивање кречњака, што доводи до производње угљичног диоксида. Реакциона формула је приказана испод:

ЦаЦО ₃ = ЦаО + ЦО ₂ .

Наношење угљен диоксида

Прехрамбена индустрија након велике производње "сувог леда" прешла је на фундаментално нови начин складиштења производа. Неопходан је у производњи газираних пића и минералне воде. Садржај ЦО ₂ у напитцима даје им свежину и значајно повећава рок трајања. Царбидизација минералне воде омогућава вам да избегнете непостојаност и непријатан укус.

Код кувања се често користи сирћет лимунске киселине. Угљен-диоксид који се ослобађа у исто време даје кондицију и помодност.

Ово једињење се често користи као додатак храни који повећава рок трајања прехрамбених производа. Према међународним стандардима за класификацију садржаја хемијских адитива у производима, пролази под шифром Е 290,

Угљен диоксид у праху је једна од најпопуларнијих супстанци које чине смјесе за гашење пожара. Ова супстанца се налази у апаратима за гашење пене.

Најбоље је транспортовати и складиштити угљен-диоксид у металним цилиндрима. На температурама изнад 31 ° Ц, притисак у цилиндру може да достигне критични, а течни ЦО ₂ прелази у суперкритично стање са наглим порастом радног притиска на 7,35 МПа. Метални контејнер може да издржи унутрашњи притисак до 22 МПа, тако да се опсег притиска на температурама изнад тридесет степени сматра безбедним.