คาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นที่แทบจะสังเกตไม่เห็น ไม่เป็นพิษ และหนักกว่าอากาศ คาร์บอนไดออกไซด์มีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ มันละลายในน้ำทำให้เกิดกรดคาร์บอนิก H 2 CO 3 ทำให้มีรสเปรี้ยว อากาศมีคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 0.03% ความหนาแน่นมากกว่าความหนาแน่นของอากาศ 1.524 เท่าและเท่ากับ 0.001976 g / cm 3 (ที่อุณหภูมิศูนย์และความดัน 101.3 kPa) ศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออน 14.3V สูตรทางเคมีคือ CO 2
ในการผลิตการเชื่อมจะใช้คำนี้ "คาร์บอนไดออกไซด์"ซม. . "กฎสำหรับการออกแบบและการทำงานอย่างปลอดภัยของภาชนะรับความดัน" นำคำศัพท์ "คาร์บอนไดออกไซด์"และในระยะ "คาร์บอนไดออกไซด์".
มีหลายวิธีในการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยวิธีหลักจะกล่าวถึงในบทความ
ความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นอยู่กับความดัน อุณหภูมิ และสถานะของการรวมตัวที่มันตั้งอยู่ ที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิ -78.5 ° C คาร์บอนไดออกไซด์ที่ผ่านสถานะของเหลวจะกลายเป็นมวลสีขาวเหมือนหิมะ "น้ำแข็งแห้ง".
ภายใต้ความดัน 528 kPa และที่อุณหภูมิ -56.6 ° C คาร์บอนไดออกไซด์สามารถอยู่ในทั้งสามสถานะ (จุดสามจุดที่เรียกว่า)
คาร์บอนไดออกไซด์มีความคงตัวทางความร้อน แยกตัวเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และที่อุณหภูมิสูงกว่า 2000 องศาเซลเซียสเท่านั้น
คาร์บอนไดออกไซด์คือ ก๊าซแรกที่จะอธิบายว่าเป็นสารที่ไม่ต่อเนื่อง. ในศตวรรษที่สิบเจ็ด นักเคมีชาวเฟลมิช Jan Baptist van Helmont (Jan Baptist van Helmont) สังเกตว่าหลังจากเผาถ่านหินในภาชนะปิดแล้ว มวลของเถ้าก็น้อยกว่ามวลของถ่านหินที่ถูกเผามาก เขาอธิบายสิ่งนี้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าถ่านหินถูกเปลี่ยนเป็นมวลที่มองไม่เห็น ซึ่งเขาเรียกว่า "ก๊าซ"
คุณสมบัติของคาร์บอนไดออกไซด์ได้รับการศึกษาในภายหลังมากในปี 1750 นักฟิสิกส์ชาวสก็อต โจเซฟ แบล็ค (โจเซฟ แบล็ค.
เขาค้นพบว่าหินปูน (แคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3 ) เมื่อถูกความร้อนหรือทำปฏิกิริยากับกรดจะปล่อยก๊าซออกมา ซึ่งเขาเรียกว่า "อากาศที่ถูกผูกมัด" ปรากฎว่า "อากาศที่ถูกผูกไว้" นั้นหนาแน่นกว่าอากาศและไม่รองรับการเผาไหม้
CaCO 3 + 2HCl \u003d CO 2 + CaCl 2 + H 2 O
ผ่าน "อากาศที่ถูกผูกไว้" เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ CO 2 ผ่านสารละลายของมะนาว Ca (OH) 2 แคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3 จะถูกสะสมที่ด้านล่าง โจเซฟ แบล็กใช้ประสบการณ์นี้เพื่อพิสูจน์ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกปล่อยออกมาจากการหายใจของสัตว์
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O
คาร์บอนไดออกไซด์เหลวเป็นของเหลวไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ซึ่งความหนาแน่นจะแปรผันตามอุณหภูมิอย่างมาก มีอยู่ในอุณหภูมิห้องที่ความดันมากกว่า 5.85 MPa เท่านั้น ความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์เหลวคือ 0.771 ก./ซม. 3 (20 องศาเซลเซียส) ที่อุณหภูมิต่ำกว่า +11°C จะหนักกว่าน้ำ และสูงกว่า +11°C จะเบากว่า
ความถ่วงจำเพาะของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เหลวจะแปรผันตามอุณหภูมิอย่างมากดังนั้นปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกกำหนดและขายโดยน้ำหนัก ความสามารถในการละลายของน้ำในก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เหลวในช่วงอุณหภูมิ 5.8-22.9°C ไม่เกิน 0.05%
คาร์บอนไดออกไซด์เหลวจะกลายเป็นก๊าซเมื่อใช้ความร้อน ภายใต้สภาวะปกติ (20 องศาเซลเซียส และ 101.3 กิโลปาสกาล) เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์เหลว 1 กิโลกรัมระเหยออก จะเกิดคาร์บอนไดออกไซด์ 509 ลิตรขึ้น. ด้วยการสกัดก๊าซอย่างรวดเร็วเกินไป ความดันในกระบอกสูบลดลงและการจ่ายความร้อนไม่เพียงพอ คาร์บอนไดออกไซด์จะเย็นตัวลง อัตราการระเหยจะลดลง และเมื่อถึง "จุดสามจุด" ก็จะกลายเป็นน้ำแข็งแห้งซึ่งอุดตันรูในการลดลง เกียร์และหยุดการสกัดก๊าซเพิ่มเติม เมื่อถูกความร้อน น้ำแข็งแห้งจะเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง โดยผ่านสถานะของเหลว ต้องใช้ความร้อนมากกว่าในการทำให้น้ำแข็งแห้งกลายเป็นไอมากกว่าการทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เหลวกลายเป็นไอ ดังนั้นหากน้ำแข็งแห้งก่อตัวเป็นทรงกระบอก น้ำแข็งจะระเหยอย่างช้าๆ
ได้รับคาร์บอนไดออกไซด์เหลวเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2366 ฮัมฟรีย์ เดวี่(ฮัมฟรีย์ เดวี่) และ ไมเคิล ฟาราเดย์(ไมเคิล ฟาราเดย์).
คาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งคือ "น้ำแข็งแห้ง" ซึ่งมีลักษณะคล้ายหิมะและน้ำแข็ง ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้จากก้อนน้ำแข็งแห้งสูง - 99.93-99.99% ความชื้นอยู่ในช่วง 0.06-0.13% น้ำแข็งแห้งที่อยู่ในที่โล่งจะระเหยอย่างเข้มข้นดังนั้นจึงใช้ภาชนะสำหรับจัดเก็บและขนส่ง คาร์บอนไดออกไซด์ผลิตจากน้ำแข็งแห้งในเครื่องระเหยแบบพิเศษ คาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็ง (น้ำแข็งแห้ง) จัดทำขึ้นตาม GOST 12162
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่นิยมใช้กันมากที่สุด:
- เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมป้องกันโลหะ
- ในการผลิตเครื่องดื่มอัดลม
- การทำความเย็น การแช่แข็ง และการเก็บรักษาอาหาร
- สำหรับระบบดับเพลิง
- สำหรับทำความสะอาดพื้นผิวด้วยน้ำแข็งแห้ง
ความหนาแน่นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ค่อนข้างสูง ซึ่งทำให้สามารถป้องกันพื้นที่ปฏิกิริยาของส่วนโค้งจากการสัมผัสกับก๊าซในอากาศ และป้องกันไนไตรดิ้งที่อัตราการไหลของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ค่อนข้างต่ำในเครื่องบินไอพ่น ในระหว่างกระบวนการเชื่อม คาร์บอนไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับโลหะเชื่อมและมีผลออกซิไดซ์และคาร์บูไรซิ่งต่อโลหะของสระเชื่อม
ก่อนหน้านี้ อุปสรรคต่อการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวกลางในการป้องกันคือที่ตะเข็บ รูพรุนเกิดจากการเดือดของโลหะชุบแข็งของสระเชื่อมจากการปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เนื่องจากการดีออกซิเดชันไม่เพียงพอ
ที่อุณหภูมิสูง คาร์บอนไดออกไซด์จะแยกตัวออกจากกันเพื่อสร้างออกซิเจนโมโนโทมิกที่ปราศจากแอกทีฟสูง:
การเกิดออกซิเดชันของโลหะเชื่อมที่ปล่อยออกมาระหว่างการเชื่อมจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปราศจากคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกทำให้เป็นกลางโดยปริมาณขององค์ประกอบโลหะผสมที่เพิ่มขึ้นซึ่งมีความสัมพันธ์สูงต่อออกซิเจน ส่วนใหญ่มักจะเป็นซิลิกอนและแมงกานีส (เกินปริมาณที่จำเป็นสำหรับโลหะผสมของโลหะเชื่อม) หรือ ฟลักซ์ที่นำเข้าสู่โซนเชื่อม (การเชื่อม)
ทั้งคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ไม่ละลายในโลหะที่เป็นของแข็งและหลอมเหลว แอคทีฟอิสระออกซิไดซ์องค์ประกอบที่มีอยู่ในสระเชื่อม ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของพวกมันสำหรับออกซิเจนและความเข้มข้นตามสมการ:
ฉัน + O = ฉัน
โดยที่ Me เป็นโลหะ (แมงกานีส อะลูมิเนียม ฯลฯ)
นอกจากนี้ คาร์บอนไดออกไซด์เองก็ทำปฏิกิริยากับธาตุเหล่านี้ด้วย
อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเหล่านี้เมื่อทำการเชื่อมในคาร์บอนไดออกไซด์จะสังเกตเห็นความเหนื่อยหน่ายที่สำคัญของอลูมิเนียมไททาเนียมและเซอร์โคเนียมและมีความเข้มข้นน้อยกว่า - ซิลิกอนแมงกานีสโครเมียมวานาเดียมเป็นต้น
การเกิดออกซิเดชันของสิ่งเจือปนเกิดขึ้นอย่างรุนแรงที่ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลือง ปฏิกิริยาของโลหะหลอมเหลวกับก๊าซเกิดขึ้นเมื่อหยดอยู่ที่ปลายอิเล็กโทรดและในสระเชื่อม และเมื่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลือง เฉพาะใน อ่างอาบน้ำ. ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าปฏิกิริยาระหว่างแก๊สกับโลหะในช่องว่างอาร์คนั้นรุนแรงกว่ามากเนื่องจากอุณหภูมิสูงและพื้นผิวสัมผัสที่ใหญ่กว่าของโลหะกับแก๊ส
เนื่องจากกิจกรรมทางเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกี่ยวกับทังสเตน การเชื่อมก๊าซนี้จะดำเนินการโดยใช้อิเล็กโทรดสิ้นเปลืองเท่านั้น
คาร์บอนไดออกไซด์ไม่เป็นพิษและไม่ระเบิด ที่ความเข้มข้นมากกว่า 5% (92 g/m 3 ) คาร์บอนไดออกไซด์ส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ เนื่องจากจะหนักกว่าอากาศและสามารถสะสมในห้องที่มีอากาศถ่ายเทไม่ดีใกล้พื้น ซึ่งจะช่วยลดปริมาณออกซิเจนในอากาศซึ่งอาจทำให้เกิดอาการขาดออกซิเจนและทำให้หายใจไม่ออก สถานที่ที่มีการเชื่อมโดยใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต้องติดตั้งระบบระบายอากาศและระบบระบายอากาศทั่วไป ความเข้มข้นสูงสุดของคาร์บอนไดออกไซด์ที่อนุญาตในอากาศของพื้นที่ทำงานคือ 9.2 g/m 3 (0.5%)
คาร์บอนไดออกไซด์ถูกจัดหาโดย เพื่อให้ได้ตะเข็บคุณภาพสูงจะใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นก๊าซและเหลวของเกรดสูงสุดและอันดับหนึ่ง
คาร์บอนไดออกไซด์ถูกขนส่งและเก็บไว้ในถังเหล็กหรือถังความจุขนาดใหญ่ในสถานะของเหลว ตามด้วยการแปรสภาพเป็นแก๊สที่โรงงาน โดยมีการจ่ายสถานีเชื่อมแบบรวมศูนย์ผ่านทางทางลาด คาร์บอนไดออกไซด์เหลว 25 กก. จะถูกเทลงในถังมาตรฐานที่มีความจุน้ำ 40 ลิตร ซึ่งความดันปกติจะอยู่ที่ 67.5% ของปริมาตรของกระบอกสูบและให้คาร์บอนไดออกไซด์ 12.5 ม. 3 เมื่อระเหย อากาศสะสมในส่วนบนของกระบอกสูบพร้อมกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำที่หนักกว่าคาร์บอนไดออกไซด์เหลวจะสะสมอยู่ที่ก้นถัง
เพื่อลดความชื้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ขอแนะนำให้ติดตั้งกระบอกสูบโดยให้วาล์วอยู่ด้านล่าง และหลังจากตั้งค่าไว้ 10 ... 15 นาทีแล้ว ให้เปิดวาล์วอย่างระมัดระวังและปล่อยความชื้นออกจากกระบอกสูบ ก่อนทำการเชื่อม จำเป็นต้องปล่อยก๊าซจำนวนเล็กน้อยออกจากกระบอกสูบที่ติดตั้งตามปกติเพื่อกำจัดอากาศที่ติดอยู่ในกระบอกสูบ ความชื้นบางส่วนถูกกักไว้ในคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของไอน้ำ ซึ่งจะเลวลงเมื่อเชื่อมตะเข็บ
เมื่อก๊าซถูกปล่อยออกจากกระบอกสูบเนื่องจากผลของการควบคุมปริมาณและการดูดซับความร้อนในระหว่างการระเหยของคาร์บอนไดออกไซด์เหลว ก๊าซจะถูกทำให้เย็นลงอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยการสกัดก๊าซอย่างเข้มข้น ตัวลดขนาดสามารถถูกบล็อกโดยความชื้นแช่แข็งที่บรรจุอยู่ในคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำแข็งแห้ง เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ เมื่อใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จะมีการติดตั้งเครื่องทำความร้อนด้วยแก๊สที่ด้านหน้าของรีดิวเซอร์ การกำจัดความชื้นขั้นสุดท้ายหลังจากใช้รีดิวเซอร์ด้วยสารดูดความชื้นพิเศษที่บรรจุใยแก้วและแคลเซียมคลอไรด์ ซิลิกาฮีเลียม คอปเปอร์ซัลเฟต หรือสารดูดซับความชื้นอื่นๆ
กระบอกคาร์บอนไดออกไซด์ทาสีดำพร้อมจารึกตัวอักษรสีเหลือง "CARBON DIOXIDE".
คำนิยาม
คาร์บอนไดออกไซด์(คาร์บอนไดออกไซด์, คาร์บอนิกแอนไฮไดรด์, คาร์บอนไดออกไซด์) - คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV)
สูตร - CO 2 มวลกราม - 44 กรัม / โมล
คุณสมบัติทางเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์
คาร์บอนไดออกไซด์จัดอยู่ในกลุ่มของกรดออกไซด์เช่น เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดกรดที่เรียกว่ากรดคาร์บอนิก กรดคาร์บอนิกมีความไม่เสถียรทางเคมี และในขณะที่ก่อตัว กรดคาร์บอนิกจะสลายตัวเป็นส่วนประกอบทันที กล่าวคือ ปฏิกิริยาของปฏิกิริยาของคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำสามารถย้อนกลับได้:
CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O(สารละลาย) ↔ H 2 CO 3 .
เมื่อถูกความร้อน คาร์บอนไดออกไซด์จะสลายตัวเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และออกซิเจน:
2CO 2 \u003d 2CO + O 2
เช่นเดียวกับออกไซด์ที่เป็นกรดทั้งหมด คาร์บอนไดออกไซด์มีลักษณะเฉพาะโดยปฏิกิริยาของปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐาน (เกิดขึ้นจากโลหะออกฤทธิ์เท่านั้น) และเบส:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;
อัล 2 O 3 + 3CO 2 \u003d อัล 2 (CO 3) 3;
CO 2 + NaOH (เจือจาง) = NaHCO 3 ;
CO 2 + 2NaOH (conc) \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.
คาร์บอนไดออกไซด์ไม่สนับสนุนการเผาไหม้มีเพียงโลหะที่ใช้งานเท่านั้นที่สามารถเผาไหม้ได้:
CO 2 + 2Mg \u003d C + 2MgO (t);
CO 2 + 2Ca \u003d C + 2CaO (t)
คาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับสารง่าย ๆ เช่นไฮโดรเจนและคาร์บอน:
CO 2 + 4H 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (t, kat \u003d Cu 2 O);
CO 2 + C \u003d 2CO (t)
เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับเปอร์ออกไซด์ของโลหะออกฤทธิ์ คาร์บอเนตจะก่อตัวและปล่อยออกซิเจน:
2CO 2 + 2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2
ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อคาร์บอนไดออกไซด์คือปฏิกิริยาของปฏิกิริยากับน้ำปูนขาว (นม) กล่าวคือ ด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์ซึ่งมีการตกตะกอนสีขาว - แคลเซียมคาร์บอเนต:
CO 2 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + H 2 O.
คุณสมบัติทางกายภาพของคาร์บอนไดออกไซด์
คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น หนักกว่าอากาศ. มีเสถียรภาพทางความร้อน เมื่อบีบอัดและทำให้เย็นลง จะเปลี่ยนสภาพเป็นของเหลวและของแข็งได้ง่าย คาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะการรวมตัวเป็นของแข็งเรียกว่า "น้ำแข็งแห้ง" และระเหยได้ง่ายที่อุณหภูมิห้อง คาร์บอนไดออกไซด์ละลายได้ไม่ดีในน้ำและทำปฏิกิริยาเพียงบางส่วนกับคาร์บอนไดออกไซด์ ความหนาแน่น - 1.977 g / l
การรับและการใช้คาร์บอนไดออกไซด์
จัดสรรวิธีการทางอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการสำหรับการผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ ดังนั้นในอุตสาหกรรมจะได้มาจากการย่างหินปูน (1) และในห้องปฏิบัติการ - โดยการกระทำของกรดแก่บนเกลือของกรดคาร์บอนิก (2):
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (t) (1);
CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2)
คาร์บอนไดออกไซด์ใช้ในอาหาร (คาร์บอเนตของน้ำมะนาว) เคมี (การควบคุมอุณหภูมิในการผลิตเส้นใยสังเคราะห์) โลหการ (การป้องกัน สิ่งแวดล้อมเช่น การสะสมของก๊าซสีน้ำตาล) และอุตสาหกรรมอื่นๆ
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง 1
| ออกกำลังกาย | ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ใดที่จะถูกปล่อยออกมาภายใต้การกระทำของสารละลายกรดไนตริก 10% 200 กรัมต่อแคลเซียมคาร์บอเนต 90 กรัมที่มีสิ่งสกปรก 8% ที่ไม่ละลายในกรด |
| การตัดสินใจ | มวลโมลาร์ของกรดไนตริกและแคลเซียมคาร์บอเนต คำนวณโดยใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev - 63 และ 100 กรัม/โมล ตามลำดับ เราเขียนสมการการละลายของหินปูนในกรดไนตริก: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl \u003d 100% - ω ส่วนผสม = 100% - 8% \u003d 92% \u003d 0.92 จากนั้นมวลของแคลเซียมคาร์บอเนตบริสุทธิ์คือ: m(CaCO 3) cl = m หินปูน × ω(CaCO 3) cl / 100%; ม.(CaCO 3) cl \u003d 90 × 92 / 100% \u003d 82.8 กรัม ปริมาณของสารแคลเซียมคาร์บอเนตคือ: n (CaCO 3) \u003d m (CaCO 3) cl / M (CaCO 3); n (CaCO 3) \u003d 82.8 / 100 \u003d 0.83 โมล มวลของกรดไนตริกในสารละลายจะเท่ากับ: m(HNO 3) = m(HNO 3) สารละลาย × ω(HNO 3) / 100%; ม. (HNO 3) \u003d 200 × 10 / 100% \u003d 20 กรัม ปริมาณของสารแคลเซียมไนตริกคือ: n(HNO 3) = ม.(HNO 3) / M(HNO 3); n (HNO 3) \u003d 20/63 \u003d 0.32 โมล การเปรียบเทียบปริมาณของสารที่เข้าสู่ปฏิกิริยา เราพิจารณาว่ากรดไนตริกขาดตลาด ดังนั้นเราจึงทำการคำนวณเพิ่มเติมสำหรับกรดไนตริก ตามสมการปฏิกิริยา n (HNO 3): n (CO 2) \u003d 2: 1 ดังนั้น n (CO 2) \u003d 1 / 2 × n (HNO 3) \u003d 0.16 โมล จากนั้นปริมาตรของคาร์บอนไดออกไซด์จะเท่ากับ: V(CO 2) = n(CO 2)×V m ; V(CO 2) \u003d 0.16 × 22.4 \u003d 3.58 กรัม |
| ตอบ | ปริมาตรของคาร์บอนไดออกไซด์คือ 3.58 กรัม |
คาร์บอนไดออกไซด์ที่มีคุณสมบัติสากลใช้ในอุตสาหกรรม การแพทย์ และการเกษตร ปัจจุบัน CO2 เป็นปุ๋ยในการเกษตร เครื่องมือแพทย์ เครื่องควบคุมอุณหภูมิ และแหล่งพลังงานใหม่
การผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอุตสาหกรรมมีความหลากหลายทางระเบียบวิธี พบในขยะมูลฝอยที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโดยโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้า ซึ่งได้มาจากการหมักแอลกอฮอล์และทำหน้าที่เป็นผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยากับคาร์บอเนตตามธรรมชาติ
อุตสาหกรรมการผลิตคาร์บอนไดออกไซด์กว้าง ก๊าซสามารถดูดซับได้หลายวิธีจากแหล่งเดียว ในทุกกรณี นี่เป็นกระบวนการทีละขั้นตอนในการทำความสะอาดจากสิ่งสกปรก (เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ GOST) และบรรลุความสม่ำเสมอที่ต้องการ สถานะของการรวมตัว
การผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
ก๊าซ CO2 ถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากควันอุตสาหกรรม (ปิโตรเลียม) โดยการดูดซับโมโนเอทาโนลามีน (มีประโยชน์ในเชิงพาณิชย์) และโพแทสเซียม คาร์บอเนต (หายาก) หลักการของการรวบรวมอนุภาคคาร์บอนจะเหมือนกันสำหรับสารทั้งสอง พวกเขาจะถูกส่งผ่านท่อไปยังของเสียและรวบรวมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หลังจากการรวบรวม ก๊าซที่อิ่มตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกส่งไปทำให้บริสุทธิ์
ในภาชนะพิเศษ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงหรือแรงดันต่ำ ในกระบวนการนี้ คาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์และผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว (แอมโมเนียและอื่นๆ) จะถูกปล่อยออกมา
โรงงานคาร์บอนไดออกไซด์
แผนผังกระบวนการมีลักษณะดังนี้:
- ควันไอเสียผสมกับสารดูดซับ (ก๊าซโพแทสเซียมคาร์บอเนตหรือโมโนเอทาลามีน)
- ก๊าซที่สะสมคาร์บอนไดออกไซด์ในตัวเองจะเข้าสู่ที่ยึดก๊าซพิเศษเพื่อทำให้บริสุทธิ์
- ในปฏิกิริยาที่มีอุณหภูมิสูงหรือความดันต่ำ คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกแยกออกจากตัวดูดซับ
อุตสาหกรรมเคมี:
- มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์สารเคมีเทียม
- ควบคุมอุณหภูมิในปฏิกิริยา
- ทำให้ด่างเป็นกลาง;
- ชำระเนื้อเยื่อของสัตว์และพืชให้บริสุทธิ์
- สามารถลดปริมาณก๊าซมีเทนได้
โลหะวิทยา:
- การสะสมของควันไอเสีย;
- ควบคุมทิศทางการไหลของน้ำในระหว่างการกำจัดทุ่นระเบิด
- เลเซอร์บางชนิดใช้ CO2 เป็นแหล่งพลังงาน (นีออน)
การผลิตกระดาษ:
- ควบคุม pH ในเนื้อไม้หรือเยื่อกระดาษ
- เสริมความแข็งแกร่งให้เครื่องจักรผลิตไฟฟ้า
น้ำแข็งแห้งมีบทบาทพิเศษในอุตสาหกรรมและอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง มันถูกนำไปใช้เป็น:
- แหล่งทำความเย็นในตู้แช่แข็งระหว่างการขนส่ง
- การทำความเย็นระหว่างการแข็งตัวของโลหะผสม
- อุปกรณ์ทำความสะอาดน้ำแข็งแห้ง (การแช่แข็ง)
ปลาแช่แข็งในน้ำแข็งแห้ง
การประยุกต์ใช้ในด้านอื่น ๆ ของกิจกรรม
มนุษย์ยังใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในด้านอื่น ๆ ของกิจกรรมและในชีวิตประจำวัน ความพร้อมใช้งานของไดออกไซด์ทำให้เกิดการกระจายอย่างกว้างขวาง และคุณสมบัติของไดออกไซด์เป็นที่ต้องการแม้ในหมู่คนทั่วไป
คาร์บอนไดออกไซด์ใช้ที่ไหนอีก?
- เมื่อเชื่อม ปกป้องโลหะจากความร้อนและการเกิดออกซิเดชันโดยการไหลรอบอาร์คไฟฟ้า
- ในการเกษตร. คาร์บอนไดออกไซด์ควบคู่ไปกับแสงแดดเป็นวิธีที่สมบูรณ์แบบในการให้ปุ๋ยแก่พืชผลใดๆ การพ่นแก๊สในเรือนกระจกหรือเรือนกระจกจะเพิ่มผลผลิต 2-3 เท่า
- ในทางการแพทย์จะใช้เพื่อสร้างบรรยากาศที่ใกล้เคียงกับของจริงระหว่างการผ่าตัดอวัยวะเทียม ใช้เป็นยากระตุ้นเพื่อฟื้นฟูการหายใจของผู้ป่วยและเมื่อแนะนำให้เขาเข้าสู่การดมยาสลบ
- เภสัชกรรม. สร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสำหรับการสังเคราะห์สารเคมีและการขนส่งทางน้ำที่อุณหภูมิต่ำ
- อุปกรณ์และอุปกรณ์ ทำให้อุปกรณ์และยูนิตเย็นลงโดยไม่เลือกปฏิบัติในโมดูล ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบทำความสะอาดที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
- การปกป้องสิ่งแวดล้อม ควบคุมอัตราไฮโดรเจนในท่อระบายน้ำ
- อุตสาหกรรมอาหาร. ใช้เป็นสารกันบูดและผงฟู มันถูกเพิ่มเข้าไปในเครื่องดื่มทำให้อัดลม
- เพื่อสร้างแรงกดดันในอาวุธนิวแมติก
การใช้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นที่ต้องการอย่างมากในระบบดับเพลิง มันถูกเติมลงในถังดับเพลิงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และเมื่อจุดไฟจะช่วยให้คุณสามารถแยกไฟออกจากแหล่งออกซิเจนได้ การเผาไหม้ไม่สามารถดำเนินต่อไปได้เป็นเวลานานหากไม่มีการจ่ายอากาศ และการแปรสภาพเป็นแก๊สด้วยคาร์บอนไดออกไซด์จะไม่ยอมให้ทะลุเข้าไปในกองไฟ
ได้ในปริมาณเล็กน้อยจากการหมักแอลกอฮอล์ มันถูกใช้เป็นเครื่องดื่มคาร์บอเนต ยังเก็บแป้ง ผลไม้แห้ง ถั่วลิสง ให้ปราศจากแมลงโดยไม่กระทบต่อคุณภาพและความเร็วในการเน่าเสีย
คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสภาพแวดล้อมชั้นหนึ่งสำหรับการปลูกดอกไม้ ให้อาหารผัก และพืชใต้น้ำ เร่งการสังเคราะห์ด้วยแสงและปรับปรุงกระบวนการเผาผลาญในเซลล์พืช สิ่งสำคัญคือมีราคาไม่แพงแม้สำหรับคนทั่วไป
คาร์บอนไดออกไซด์ยังสามารถใช้ในการแช่แข็งได้อีกด้วย มันเผาพื้นผิวของหูดและไฝด้วยความหนาวเย็นทำให้พวกเขาหลุดออก แต่ไม่ทิ้งรอยแผลเป็นจากมีดผ่าตัดและเย็บแผล
บทสรุป
คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารที่เรียบง่ายและแพร่หลายไปทั่วโลก ซึ่งมีบทบาทในทางปฏิบัติในอุตสาหกรรมหลัก อุตสาหกรรม ยา อุตสาหกรรมอาหาร และแม้แต่ชีวิตมนุษย์ธรรมดาๆ ก็ทำไม่ได้หากขาดสิ่งนี้
อีกไม่นาน CO2 ถูกใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตแหล่งเชื้อเพลิง (เมทานอล) วิธีการนี้กำลังได้รับความนิยมในฐานะแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพหมุนเวียนที่สามารถเพิ่มการผลิตไฟฟ้าและ
คำนิยาม
คาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์)ภายใต้สภาวะปกติมันเป็นก๊าซไม่มีสีซึ่งหนักกว่าอากาศประมาณ 1.5 เท่าเนื่องจากสามารถเทลงในภาชนะได้เหมือนของเหลวจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกถังหนึ่ง
มวลของ CO 2 1 ลิตรภายใต้สภาวะปกติคือ 1.98 กรัม ความสามารถในการละลายของคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำมีน้อย: น้ำ 1 ปริมาตรที่ 20 o C จะละลาย CO 2 0.88 ปริมาตร และที่ 0 o C - 1.7 ปริมาตร
ภายใต้ความดันประมาณ 0.6 MPa คาร์บอนไดออกไซด์จะเปลี่ยนเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง คาร์บอนไดออกไซด์เหลวถูกเก็บไว้ในถังเหล็ก เมื่อเทออกจากกระบอกสูบอย่างรวดเร็ว ความร้อนจำนวนมากก็ถูกดูดซับเนื่องจากการระเหยจน CO 2 กลายเป็นมวลสีขาวเหมือนหิมะที่แข็ง ซึ่งโดยไม่ละลาย จะยิ่งงดงามที่ -78.5 o C
สารละลาย CO 2 ในน้ำมีรสเปรี้ยวและมีปฏิกิริยาเป็นกรดเล็กน้อยเนื่องจากการมีกรดคาร์บอนิก H 2 CO 3 จำนวนเล็กน้อยในสารละลายที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาย้อนกลับ:
CO 2 + H 2 O↔H 2 CO 3
คุณสมบัติบางประการของคาร์บอนไดออกไซด์แสดงไว้ในตารางด้านล่าง:
รับคาร์บอนไดออกไซด์
คาร์บอนไดออกไซด์ถูกผลิตขึ้นในปริมาณเล็กน้อยโดยการกระทำของกรดต่อคาร์บอเนต:
CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2
ในระดับอุตสาหกรรม CO 2 ส่วนใหญ่ผลิตเป็นผลพลอยได้ในกระบวนการสังเคราะห์แอมโมเนีย:
CH 4 + 2H 2 O \u003d CO 2 + 4H 2;
CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2
นอกจากนี้ยังได้รับคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากในระหว่างการเผาไหม้หินปูน:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2
คุณสมบัติทางเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์
คาร์บอนไดออกไซด์มีคุณสมบัติเป็นกรด: ทำปฏิกิริยากับด่าง แอมโมเนียไฮเดรต มันถูกเรียกคืนโดยโลหะที่ใช้งาน, ไฮโดรเจน, คาร์บอน
CO 2 + NaOH เจือจาง = NaHCO 3 ;
CO 2 + 2NaOH conc \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O;
CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O;
CO 2 + BaCO 3 + H 2 O \u003d Ba (HCO 3) 2;
CO 2 + NH 3 × H 2 O \u003d NH 4 HCO 3;
CO 2 + 4H 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (t \u003d 200 o C, kat. Cu 2 O);
CO 2 + C \u003d 2CO (t\u003e 1,000 o C);
CO 2 + 2Mg \u003d C + 2MgO;
2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500 o C);
2CO 2 + 2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2
การใช้คาร์บอนไดออกไซด์
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ใช้ในการผลิตโซดาโดยวิธีแอมโมเนีย-คลอไรด์ สำหรับการสังเคราะห์คาร์บาไมด์ เพื่อการผลิตเกลือของกรดคาร์บอนิก เช่นเดียวกับการอัดลมของผลไม้และ น้ำแร่และเครื่องดื่มอื่นๆ
คาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งที่เรียกว่า "น้ำแข็งแห้ง" ใช้ในการทำให้อาหารที่เน่าเสียง่ายเย็นลง ทำและเก็บรักษาไอศกรีม และในการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการอุณหภูมิต่ำ
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง 1
ตัวอย่าง 2
| ออกกำลังกาย | ปริมาณและมวลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวทางความร้อนของแคลเซียมคาร์บอเนตที่มีน้ำหนัก 45.4 กรัมคืออะไร? |
| การตัดสินใจ | เราเขียนสมการการสลายตัวทางความร้อนของแคลเซียมคาร์บอเนต: CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 ค้นหาปริมาณของสารแคลเซียมคาร์บอเนต: n (CaCO 3) \u003d m (CaCO 3) / M (CaCO 3); M (CaCO 3) \u003d Ar (Ca) + Ar (C) + 3 × Ar (O) \u003d 40 + 12 + 3 × 16 \u003d 100 g / mol; n (CaCO 3) \u003d 45.4 / 100 \u003d 0.454 โมล ตามสมการปฏิกิริยา n (CaCO 3) : n (CO 2) = 1: 1 ดังนั้น n (CaCO 3) \u003d n (CO 2) \u003d 0.454 โมล คำนวณมวลและปริมาตรของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมา: V (CO 2) \u003d V m × n (CO 2) \u003d 22.4 × 0.454 \u003d 10.2 l; m(CO 2) = n(CO 2)× M(CO 2); M (CO 2) \u003d Ar (C) + 2 × Ar (O) \u003d 12 + 2 × 16 \u003d 44 g / mol; ม.(CO 2) \u003d 0.454 × 44 \u003d 20 กรัม |
| ตอบ | มวลของคาร์บอนไดออกไซด์คือ 20 กรัมปริมาตร 10.2 ลิตร |
ชื่ออื่น:คาร์บอนไดออกไซด์, คาร์บอนไดออกไซด์, คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV), คาร์บอนิกแอนไฮไดรด์
คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่มี สูตรเคมี CO2; ก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น
คุณสมบัติทางกายภาพ
คุณสมบัติทางเคมีและวิธีการเตรียม
ทำความสะอาด
การทำให้บริสุทธิ์ของ CO 2 ที่เก็บไว้ในถังเหล็ก การขาย CO 2 ในถังเหล็กอาจมีสิ่งเจือปนต่อไปนี้: ไอน้ำ, O 2 , N 2, ร่องรอยของ H 2 S และ SO 2 ที่น้อยกว่า ในกรณีส่วนใหญ่ CO 2 เชิงพาณิชย์มีความบริสุทธิ์เพียงพอที่จะดำเนินการ ปฏิกริยาเคมี. สำหรับความต้องการที่สูงขึ้นเท่านั้น (เช่น ในการวิจัยทางกายภาพ) CO 2 เชิงพาณิชย์ควรได้รับการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ก๊าซจะถูกส่งผ่านสารละลายอิ่มตัวของ CuSO 4 จากนั้นผ่านสารละลายของ KHCO 3 และสุดท้ายผ่านเครื่องแยกส่วน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อผลิต H 2 S บริสุทธิ์ สำหรับการแยกส่วน CO 2 จะใช้แหวนรองแนวตั้งสี่ตัว U-tube แปดท่อสำหรับการทำความเย็นอย่างลึกและกับดักการเยือกแข็งสองตัว ก่อนที่ช่องแช่แข็งสุดท้ายจะมีกิ่งก้านของมาโนมิเตอร์ปรอท CO 2 ผ่าน U-tube สี่ท่อแรกเพื่อการระบายความร้อนที่ลึก (เก็บไว้ที่อุณหภูมิที่กำหนด) และแข็งตัวที่ 8 เมื่อเต็ม 8 ให้เปิดวาล์ว 9 บัดกรีที่จุด 10 และสร้างสุญญากาศสูงในส่วนนี้ของอุปกรณ์ . หลังจากนั้นหลอดรูป 11 รูปที่เหลืออีกสี่หลอดจะถูกทำให้เย็นลงที่ -78 ° C (น้ำแข็งแห้ง + 4-อะซิโตน) การระบายความร้อนด้วยอากาศด้วยของเหลวจะถูกลบออกจาก 5 กระแสก๊าซแรกจะถูกสูบออกแล้วแช่ในภาชนะสำหรับการควบแน่น 11 เป็นของเหลวในอากาศ เศษส่วนตรงกลางถูกเก็บใน 11 และส่วนที่เหลือใน 8 เศษส่วนของ 11 จะถูกระเหิดเพิ่มอีก 2 ครั้งและควบคุมความบริสุทธิ์ของก๊าซโดยกำหนดความดันไอที่อุณหภูมิต่างกัน ก๊าซถูกเก็บไว้ในขวดแก้วขนาด 25 ลิตร ซึ่งลดแก๊สโดยการให้ความร้อนนานหลายชั่วโมงในสุญญากาศสูงที่ 350 °Cรูปที่ 1 การติดตั้งสำหรับการผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์
น้ำแข็งแห้ง
"น้ำแข็งแห้ง" - คาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งภายใต้สภาวะปกติ (ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิห้อง) จะผ่านเข้าสู่สถานะไอโดยผ่านเฟสของเหลว มีลักษณะเป็นน้ำแข็ง (จึงเป็นที่มาของชื่อ)อุณหภูมิการระเหิดที่ความดันปกติคือ -78.5˚ C เทคนิค "น้ำแข็งแห้ง" มีความหนาแน่นประมาณ 1,560 กก. / ลบ.ม. 3 ดูดซับความร้อนได้ประมาณ 590 kJ / kg (140 kcal / kg) ระหว่างการระเหิด ผลิตในพืชคาร์บอนไดออกไซด์
รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว
- Volkov, A.I. , Zharsky, I.M.หนังสืออ้างอิงทางเคมีขนาดใหญ่ / A.I. วอลคอฟ, ไอ.เอ็ม. ซาร์สกี้ - น.: โรงเรียนสมัยใหม่, 2005. - 608 พร้อม ISBN 985-6751-04-7.
- ฮอฟแมน ดับเบิลยู, Rüdorf W. , Haas A. , Schenk P. W. , Huber F. , Schmeiser M. , Baudler M. , Becher H.-J. , Dönges E. , Schmidbaur H. , Erlich P. , Seifert H. I คู่มือการใช้สารอนินทรีย์ การสังเคราะห์: ใน 6 เล่ม ต.3 ต่อ. กับ. เยอรมัน / อ. จี. บราวเวอร์. - M.: Mir, 1985. - 392 p., ill. [กับ. 682]