Co2 یک گاز است. خواص شیمیایی و فیزیکی دی اکسید کربن

دی اکسید کربن (دی اکسید کربن)،دی اکسید کربن نیز نامیده می شود، مهمترین جزء در نوشیدنی های گازدار است. طعم و ثبات بیولوژیکی نوشیدنی ها را تعیین می کند، به آنها خواص درخشان و طراوت می بخشد.

خواص شیمیایی.از نظر شیمیایی، دی اکسید کربن بی اثر است. با آزاد شدن مقدار زیادی گرما، به عنوان محصول اکسیداسیون کامل کربن، بسیار پایدار است. واکنش های کاهش دی اکسید کربن تنها در دماهای بالا رخ می دهد. بنابراین، به عنوان مثال، در تعامل با پتاسیم در دمای 230 درجه سانتیگراد، دی اکسید کربن به اسید اگزالیک کاهش می یابد:

گاز با وارد شدن به یک برهمکنش شیمیایی با آب، به مقدار بیش از 1٪ محتوای آن در محلول، اسید کربنیک را تشکیل می دهد که به یون های H +، HCO 3 -، CO 2 3- تجزیه می شود. در یک محلول آبی، دی اکسید کربن به راحتی وارد واکنش های شیمیایی می شود و نمک های دی اکسید کربن مختلف را تشکیل می دهد. بنابراین محلول آبی دی اکسید کربن نسبت به فلزات بسیار تهاجمی بوده و همچنین اثر مخربی بر بتن دارد.

مشخصات فیزیکی.برای کربناته کردن نوشیدنی ها از دی اکسید کربن استفاده می شود که با فشرده سازی تا فشار بالا به حالت مایع می رسد. بسته به دما و فشار، دی اکسید کربن می تواند به صورت گازی یا جامد نیز باشد. دما و فشار مربوط به این حالت تجمع در نمودار تعادل فاز نشان داده شده است (شکل 13).

در دمای منفی 56.6 درجه سانتیگراد و فشار 0.52 Mn/m 2 (5.28 کیلوگرم بر سانتی متر مربع)، مربوط به نقطه سه گانه، دی اکسید کربن می تواند به طور همزمان در حالت گاز، مایع و جامد باشد. در دماها و فشارهای بالاتر، دی اکسید کربن در حالت مایع و گاز است. در دماها و فشارهایی که کمتر از این مقادیر هستند، گاز با دور زدن مستقیم فاز مایع، به حالت گازی می رود (تعید). در دماهای بالاتر از دمای بحرانی 31.5 درجه سانتیگراد، هیچ فشاری نمی تواند دی اکسید کربن را به صورت مایع نگه دارد.

در حالت گاز، دی اکسید کربن بی رنگ، بی بو و طعم ترش ملایمی دارد. در دمای 0 درجه سانتیگراد و فشار اتمسفر، چگالی دی اکسید کربن 1.9769 کیلوگرم بر f 3 است. 1.529 بار سنگین تر از هوا است. در دمای 0 درجه سانتی گراد و فشار اتمسفر، 1 کیلوگرم گاز حجم 506 لیتر را اشغال می کند. رابطه بین حجم، دما و فشار دی اکسید کربن با معادله زیر بیان می شود:

که در آن V حجم 1 کیلوگرم گاز در متر 3 بر کیلوگرم است. T - دمای گاز در ° K؛ P - فشار گاز در N/m 2؛ R - ثابت گاز؛ A یک مقدار اضافی است که انحراف از معادله حالت یک گاز ایده آل را در نظر می گیرد.

دی اکسید کربن مایع- مایعی بی رنگ، شفاف، به راحتی متحرک، که از نظر ظاهری یادآور الکل یا اتر است. چگالی مایع در 0 درجه سانتیگراد 0.947 است. در دمای 20 درجه سانتی گراد، گاز مایع تحت فشار 6.37 Mn/m2 (65 kg/cm2) در سیلندرهای فولادی ذخیره می شود. هنگامی که مایع آزادانه از سیلندر جریان می یابد، تبخیر می شود و مقدار زیادی گرما را جذب می کند. هنگامی که دما به منفی 78.5 درجه سانتیگراد می رسد، بخشی از مایع یخ می زند و به اصطلاح به یخ خشک تبدیل می شود. یخ خشک از نظر سختی نزدیک به گچ است و رنگ سفید مات دارد. یخ خشک کندتر از مایع تبخیر می شود و بلافاصله به حالت گاز تبدیل می شود.

در دمای منفی 78.9 درجه سانتیگراد و فشار 1 kg/cm 2 (9.8 MN/m2) گرمای تصعید یخ خشک 136.89 کیلو کالری بر کیلوگرم (573.57 کیلوژول بر کیلوگرم) است.

استفاده از دی اکسید کربن در زمینه جوشکاری بسیار رایج است. این یکی از گزینه های اصلی است که برای انواع اتصالات فلزی استفاده می شود. خواص فیزیکی دی اکسید کربن آن را به عنوان یک ماده جهانی برای جوشکاری گاز، جوشکاری با گاز و قوس الکتریکی و غیره تعیین می کند. این یک ماده خام نسبتا ارزان است که سال هاست در اینجا استفاده می شود. گزینه های موثرتری وجود دارد، اما دی اکسید کربن یکی از مواردی است که بیشتر استفاده می شود. هم برای آموزش و هم برای انجام ساده ترین روش ها استفاده می شود.

دی اکسید کربن را دی اکسید کربن نیز می نامند. این ماده در حالت عادی بی بو و بی رنگ است. در فشار معمولی اتمسفر، دی اکسید کربن در حالت مایع نیست و بلافاصله از حالت جامد به گاز تبدیل می شود.

کاربردهای دی اکسید کربن

این ماده شیمیایی برای چیزی بیش از جوشکاری استفاده می شود. خواص فیزیکی دی اکسید کربن امکان استفاده از آن را به عنوان یک عامل خمیرمایه یا نگهدارنده در صنایع غذایی فراهم می کند. در بسیاری از سیستم های اطفاء حریق، به ویژه در کپسول های آتش نشانی دستی. برای تغذیه گیاهان آکواریومی استفاده می شود. تقریباً تمام نوشیدنی های گازدار حاوی دی اکسید کربن هستند.

در صنعت جوشکاری، استفاده از دی اکسید کربن خالص برای فلز کاملاً ایمن نیست. واقعیت این است که وقتی در معرض دمای بالا قرار می گیرد، متلاشی می شود و اکسیژن از آن آزاد می شود. به نوبه خود اکسیژن برای حوضچه جوش خطرناک است و برای از بین بردن اثرات منفی آن از مواد اکسید کننده مختلف مانند سیلیکون و منگنز استفاده می شود.

استفاده از دی اکسید کربن در سیلندرهای تپانچه های بادی و تفنگ نیز یافت می شود. مانند سیلندرهای جوشکاری، دی اکسید کربن در اینجا در حالت مایع تحت فشار ذخیره می شود.

فرمول شیمیایی

خواص شیمیایی دی اکسید کربن و همچنین سایر خصوصیات آن به طور مستقیم به عناصری که بخشی از فرمول هستند بستگی دارد. فرمول دی اکسید کربن در شیمی CO 2 است. این بدان معناست که دی اکسید کربن دارای یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن است.

خواص شیمیایی و فیزیکی

با در نظر گرفتن چگونگی تعیین یک گاز شیمیایی در شیمی، ارزش نگاهی دقیق تر به خواص آن دارد. خواص فیزیکی دی اکسید کربن در پارامترهای مختلفی آشکار می شود. چگالی دی اکسید کربن در شرایط استاندارد اتمسفر 1.98 کیلوگرم بر متر مکعب است. این باعث می شود 1.5 برابر سنگین تر از هوای جوی باشد. دی اکسید کربن بی بو و بی رنگ است. اگر تحت سرد شدن شدید قرار گیرد، شروع به کریستال شدن به اصطلاح "یخ خشک" می کند. دمای تصعید به -78 درجه سانتیگراد می رسد.

خواص شیمیایی دی اکسید کربن آن را به یک اکسید اسیدی تبدیل می کند، زیرا وقتی در آب حل می شود می تواند اسید کربنیک ایجاد کند. هنگام تعامل با مواد قلیایی، این ماده شروع به تشکیل بی کربنات و کربنات می کند. با برخی از مواد، مانند فنل، دی اکسید کربن تحت یک واکنش جایگزینی الکتروفیلیک قرار می گیرد. این ماده وارد یک واکنش افزودن هسته دوست با مواد ارگانومیزیمی می شود. استفاده از دی اکسید کربن در کپسول های آتش نشانی به این دلیل است که از فرآیند احتراق پشتیبانی نمی کند. استفاده در جوشکاری به این دلیل است که برخی از فلزات فعال در ماده می سوزند.

مزایای

• استفاده از دی اکسید کربن نسبتاً ارزان است، زیرا قیمت این ماده در مقایسه با سایر گازها بسیار پایین است.
• این یک ماده بسیار رایج است که در بسیاری از جاها یافت می شود.
• دی اکسید کربن به راحتی ذخیره می شود و به اقدامات ایمنی پیچیده ای نیاز ندارد.
• گاز به خوبی با وظایفی که برای آن در نظر گرفته شده است کنار می آید.

ایرادات

• در حین استفاده، اکسیدهایی روی فلز ایجاد می شود که در طی گرم شدن توسط ماده آزاد می شود.
• برای عملکرد عادی، شما باید از مواد مصرفی اضافی استفاده کنید که به از بین بردن اثرات منفی اکسیدها کمک می کند.
• گازهای کارآمدتری در صنعت جوشکاری استفاده می شود.

استفاده از دی اکسید کربن در جوشکاری

این ماده در زمینه جوشکاری محصولات فلزی به عنوان یک. هم برای خودکار و هم برای . اغلب از آن به شکل خالص استفاده نمی شود، بلکه همراه با آرگون یا اکسیژن در یک مخلوط گازی استفاده می شود. در بخش تولید، چندین گزینه برای تامین پست وجود دارد. از جمله آنها می توان به روش های زیر اشاره کرد:

• تحویل از سیلندر. وقتی در مورد حجم نسبتاً کمی از یک ماده صحبت می کنیم، این بسیار راحت است. این امر تحرک را تضمین می کند، زیرا همیشه امکان ایجاد خط لوله به پست وجود ندارد.
• ظرف حمل دی اکسید کربن. این نیز یک گزینه عالی برای مصرف ماده در سیلندرهای کوچک است. گاز بیشتری نسبت به سیلندرها تامین می کند، اما حمل و نقل آن کمتر است.
• مخزن ذخیره ثابت. برای کسانی که از دی اکسید کربن در حجم زیاد استفاده می کنند استفاده می شود. آنها زمانی استفاده می شوند که هیچ ایستگاه مستقلی در شرکت وجود نداشته باشد.
• ایستگاه خودمختار این گسترده ترین روش تحویل از نظر حجم است، زیرا می تواند تقریباً برای هر روشی، صرف نظر از حجم، پست ارائه دهد. بنابراین پست ماده را مستقیماً از محل تولید خود دریافت می کند.

یک ایستگاه خودمختار یک کارگاه ویژه در یک شرکت است که در آن دی اکسید کربن تولید می شود. این می تواند به طور انحصاری برای نیازهای خود و یا برای عرضه به کارگاه ها و سازمان های دیگر کار کند. برای اطمینان از نقاط عملیاتی شرکت، گاز از طریق خطوط لوله تامین می شود. در مواقعی که شرکت نیاز به ذخیره دی اکسید کربن دارد، به مخازن ذخیره سازی ویژه منتقل می شود.

تمهیدات امنیتی

نگهداری و استفاده از این ماده نسبتاً بی خطر است. اما برای از بین بردن احتمال تصادف، باید قوانین اساسی را رعایت کنید:

• با وجود این که دی اکسید کربن انفجاری و سمی نیست، اگر غلظت آن بالای 5 درصد باشد، فرد احساس خفگی و کمبود اکسیژن می کند. اجازه ندهید نشتی داشته باشد یا چیزی را در یک مکان بسته و بدون تهویه نگهداری کنید.
• اگر فشار را کاهش دهید، دی اکسید کربن مایع به حالت گاز تبدیل می شود. در این زمان دمای آن می تواند 78- درجه سانتیگراد باشد. این برای غشاهای مخاطی بدن مضر است. همچنین منجر به یخ زدگی پوست می شود
• بازرسی مخازن بزرگ ذخیره دی اکسید کربن باید با استفاده از ماسک گاز شلنگی انجام شود. مخزن باید تا دمای محیط گرم شود و به خوبی تهویه شود.

نتیجه

خواص فیزیکی تنها شاخصی نیست که با آن گاز برای جوشکاری انتخاب می شود. ترکیب همه پارامترها موقعیت مطمئنی را در بازار مواد مصرفی مدرن به این ماده می دهد. در میان ساده ترین روش ها، این گاز ضروری است که تقریباً هر جوشکار حرفه ای و تازه کار با آن مواجه شده است.

محتوای مقاله

دی اکسید کربن(کربن (IV) مونوکسید، انیدرید کربنیک، دی اکسید کربن) CO 2، یک ماده حبابدار شناخته شده در نوشابه های گازدار است. بشر از زمان های بسیار قدیم، اما تنها در قرن نوزدهم، از خواص درمانی "آب گازدار" از منابع طبیعی مطلع بوده است. خودم یاد گرفتم که بگیرمش در همان زمان، ماده ای که آب را جوشان می کند شناسایی شد - دی اکسید کربن. برای اولین بار برای اهداف کربنی کردن، این گاز در سال 1887 در طی واکنش بین سنگ مرمر خرد شده و اسید سولفوریک به دست آمد. همچنین از منابع طبیعی جدا شد. بعدها، CO 2 در مقیاس صنعتی با سوزاندن کک، کلسینه کردن سنگ آهک و تخمیر الکل شروع به تولید کرد. برای بیش از یک ربع قرن، دی اکسید کربن در سیلندرهای فولادی تحت فشار ذخیره می شد و تقریباً منحصراً برای کربناته کردن نوشیدنی ها استفاده می شد. در سال 1923 CO 2 جامد (یخ خشک) به عنوان یک محصول تجاری شروع به تولید کرد و در حدود سال 1940 CO 2 مایع تولید شد که تحت فشار بالا در مخازن مهر و موم شده مخصوص ریخته شد.

مشخصات فیزیکی.

در دماها و فشارهای معمولی، دی اکسید کربن گازی بی رنگ با طعم و بوی کمی ترش است. 50 درصد از هوا سنگین تر است، بنابراین می توان آن را از ظرفی به ظرف دیگر ریخت. CO 2 محصول اکثر فرآیندهای احتراق است و در مقادیر کافی می تواند شعله های آتش را با جابجایی اکسیژن از هوا خاموش کند. هنگامی که غلظت CO 2 در یک اتاق با تهویه ضعیف افزایش می یابد، محتوای اکسیژن در هوا به حدی کاهش می یابد که فرد ممکن است خفه شود. CO 2 در بسیاری از مایعات حل می شود. حلالیت به خواص مایع، دما و فشار بخار CO 2 بستگی دارد. توانایی دی اکسید کربن برای حل شدن در آب، کاربرد گسترده آن را در تولید نوشابه ها مشخص می کند. CO 2 در حلال های آلی مانند الکل، استون و بنزن بسیار محلول است.

با افزایش فشار و خنک شدن، دی اکسید کربن به راحتی مایع می شود و در دمای 31+ تا 57- درجه سانتی گراد (بسته به فشار) در حالت مایع قرار می گیرد. در زیر 57- درجه سانتیگراد به حالت جامد (یخ خشک) تبدیل می شود. فشار مورد نیاز برای مایع سازی به دما بستگی دارد: در +21 درجه سانتیگراد 60 اتمسفر است و در -18 درجه سانتیگراد فقط 20 اتمسفر است. CO 2 مایع در ظروف در بسته تحت فشار مناسب ذخیره می شود. وقتی وارد جو می شود، بخشی از آن به گاز و مقداری به «برف کربنی» تبدیل می شود، در حالی که دمای آن به -84 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.

با جذب گرما از محیط، یخ خشک به حالت گازی می رود و فاز مایع را دور می زند - تصعید می شود. برای کاهش تلفات تصعید، آن را در ظروف دربسته ای ذخیره و حمل می کنند که به اندازه کافی قوی هستند تا در برابر افزایش فشار با افزایش دما مقاومت کنند.

خواص شیمیایی.

CO 2 یک ترکیب کم فعال است. هنگامی که در آب حل می شود، اسید کربنیک ضعیف تشکیل می دهد که کاغذ تورنسل را به رنگ قرمز در می آورد. اسید کربنیک طعم نوشابه های گازدار را بهبود می بخشد و از رشد باکتری ها جلوگیری می کند. در واکنش با فلزات قلیایی و قلیایی خاکی و همچنین با آمونیاک، CO 2 کربنات ها و بی کربنات ها را تشکیل می دهد.

شیوع در طبیعت و تولید.

CO 2 در طی احتراق مواد حاوی کربن، تخمیر الکلی و پوسیدگی بقایای گیاهی و حیوانی تشکیل می شود. هنگام تنفس حیوانات آزاد می شود و در تاریکی توسط گیاهان آزاد می شود. برعکس، در نور، گیاهان CO 2 را جذب کرده و اکسیژن آزاد می کنند، که تعادل طبیعی اکسیژن و دی اکسید کربن را در هوایی که تنفس می کنیم حفظ می کند. محتوای CO 2 در آن از 0.03٪ (از نظر حجم) تجاوز نمی کند.

پنج راه اصلی برای تولید CO2 وجود دارد: احتراق مواد حاوی کربن (کک، گاز طبیعی، سوخت مایع). تشکیل به عنوان یک محصول جانبی در طول سنتز آمونیاک؛ تکلیس سنگ آهک؛ تخمیر؛ پمپاژ از چاه در دو مورد آخر دی اکسید کربن تقریبا خالص به دست می آید و هنگام سوزاندن مواد حاوی کربن یا کلسینه کردن سنگ آهک، مخلوطی از CO 2 با نیتروژن و آثاری از گازهای دیگر تشکیل می شود. این مخلوط از محلولی عبور می کند که فقط CO 2 را جذب می کند. سپس محلول حرارت داده می شود و CO 2 تقریبا خالص به دست می آید که از ناخالصی های باقی مانده جدا می شود. بخار آب با انجماد و خشک کردن شیمیایی حذف می شود.

CO 2 خالص شده با خنک کردن آن در فشار بالا مایع شده و در ظروف بزرگ ذخیره می شود. برای تولید یخ خشک، CO 2 مایع به یک محفظه بسته پرس هیدرولیک وارد می شود، جایی که فشار به فشار اتمسفر کاهش می یابد. با کاهش شدید فشار، برف شل و گاز بسیار سرد از CO 2 تشکیل می شود. برف فشرده شده و یخ خشک به دست می آید. گاز CO 2 خارج شده، مایع شده و به مخزن ذخیره بازگردانده می شود.

کاربرد

دریافت دماهای پایین

در شکل مایع و جامد، CO 2 عمدتا به عنوان مبرد استفاده می شود. یخ خشک یک ماده فشرده است که به راحتی قابل حمل است و به شما امکان می دهد شرایط دمایی مختلفی ایجاد کنید. با همان جرم، بیش از دو برابر سردتر از یخ معمولی است و نیمی از حجم را اشغال می کند. یخ خشک در نگهداری مواد غذایی استفاده می شود. برای خنک کردن شامپاین، نوشابه و بستنی استفاده می شود. به طور گسترده ای در "سنگ زنی سرد" مواد حساس به حرارت (محصولات گوشتی، رزین ها، پلیمرها، رنگ ها، حشره کش ها، رنگ ها، چاشنی ها) استفاده می شود. هنگام غلت زدن (تمیز کردن از فرز) محصولات لاستیکی و پلاستیکی مهر شده. هنگام آزمایش دمای پایین هواپیما و دستگاه های الکترونیکی در اتاق های ویژه؛ برای "اختلاط سرد" کلوچه ها و کیک های نیمه تمام به طوری که در طول پخت همگن باقی بمانند. برای خنک کردن سریع ظروف با محصولات حمل شده با دمیدن آنها با جریانی از یخ خشک خرد شده. هنگام سخت شدن فولادهای آلیاژی و ضد زنگ، آلومینیوم و غیره. به منظور بهبود خواص فیزیکی آنها؛ برای اتصال محکم قطعات ماشین در هنگام مونتاژ آنها؛ برای خنک کردن برش ها هنگام پردازش قطعات فولادی با مقاومت بالا.

کربنیزاسیون

کاربرد اصلی گاز CO 2 کربناته کردن آب و نوشابه است. ابتدا آب و شربت را به نسبت لازم مخلوط کرده و سپس مخلوط را با گاز CO 2 تحت فشار اشباع می کنند. کربناته شدن در آبجو و شراب معمولاً در نتیجه واکنش های شیمیایی رخ می دهد.

برنامه های کاربردی بر اساس اینرسی.

CO 2 به عنوان یک آنتی اکسیدان در طول نگهداری طولانی مدت بسیاری از محصولات غذایی استفاده می شود: پنیر، گوشت، پودر شیر، آجیل، چای فوری، قهوه، کاکائو و غیره. به عنوان یک سرکوب کننده احتراق، CO 2 در ذخیره و حمل و نقل مواد قابل اشتعال مانند سوخت موشک، روغن، بنزین، رنگ، لاک و حلال ها استفاده می شود. به عنوان یک محیط محافظ در جوشکاری الکتریکی فولادهای کربنی به منظور به دست آوردن یک جوش یکنواخت و قوی استفاده می شود، در حالی که کار جوشکاری ارزان تر از هنگام استفاده از گازهای بی اثر است.

CO 2 یکی از موثرترین ابزار برای خاموش کردن آتش است که در هنگام مشتعل شدن مایعات قابل اشتعال و خرابی الکتریکی رخ می دهد. کپسول های آتش نشانی دی اکسید کربن مختلفی تولید می شود: از کپسول های قابل حمل با ظرفیت حداکثر 2 کیلوگرم تا واحدهای عرضه خودکار ثابت با ظرفیت سیلندر تا 45 کیلوگرم یا مخازن گاز کم فشار با ظرفیت حداکثر 60 تن. CO 2. CO 2 مایع که در چنین کپسول های آتش نشانی تحت فشار است، هنگامی که آزاد می شود، مخلوطی از برف و گاز سرد را تشکیل می دهد. دومی چگالی بالاتری نسبت به هوا دارد و آن را از منطقه احتراق خارج می کند. این اثر همچنین با اثر خنک کنندگی برف افزایش می یابد، که با تبخیر، به گاز CO2 تبدیل می شود.

جنبه های شیمیایی

دی اکسید کربن در تولید آسپرین، سرب سفید، اوره، پربورات ها و کربنات های خالص شیمیایی استفاده می شود. اسید کربنیک که هنگام حل شدن CO 2 در آب تشکیل می شود، یک معرف ارزان قیمت برای خنثی کردن قلیاها است. در ریخته‌گری‌ها، از دی اکسید کربن برای درمان کپک‌های شنی با واکنش CO 2 با سیلیکات سدیم مخلوط با ماسه استفاده می‌شود. این به شما امکان می دهد تا قطعات ریخته گری با کیفیت بالاتر را بدست آورید. آجرهای نسوز که برای پوشش کوره های ذوب فولاد، شیشه و آلومینیوم استفاده می شوند پس از تصفیه با دی اکسید کربن دوام بیشتری پیدا می کنند. CO 2 همچنین در سیستم های نرم کننده آب شهری با استفاده از آهک سودا استفاده می شود.

ایجاد افزایش فشار

CO 2 برای تست فشار و تست نشت ظروف مختلف و همچنین برای کالیبره کردن فشار سنج ها، شیرها و شمع ها استفاده می شود. برای پر کردن ظروف قابل حمل برای باد کردن کمربند نجات و قایق های بادی استفاده می شود. مخلوطی از دی اکسید کربن و اکسید نیتروژن از دیرباز برای تحت فشار قرار دادن قوطی های آئروسل استفاده می شود. CO 2 تحت فشار به داخل ظروف مهر و موم شده با اتر (در وسایل راه اندازی سریع موتور)، حلال ها، رنگ ها، حشره کش ها برای سمپاشی بعدی این مواد تزریق می شود.

کاربرد در پزشکی.

CO 2 در مقادیر کم به اکسیژن (برای تحریک تنفس) و در طول بیهوشی اضافه می شود. در غلظت های بالا برای کشتن انسانی حیوانات استفاده می شود.

جدول خواص ترموفیزیکی دی اکسید کربن CO 2 را بسته به دما و فشار نشان می دهد. خواص جدول در دماهای 273 تا 1273 کلوین و فشارهای 1 تا 100 اتمسفر نشان داده شده است.

بیایید یک ویژگی مهم دی اکسید کربن را در نظر بگیریم.
چگالی دی اکسید کربن 1.913 کیلوگرم بر متر مکعب استدر شرایط عادی (در N.S.). با توجه به جدول، مشاهده می شود که چگالی دی اکسید کربن به طور قابل توجهی به دما و فشار بستگی دارد - با افزایش فشار، چگالی CO 2 به طور قابل توجهی افزایش می یابد و با افزایش دمای گاز کاهش می یابد. بنابراین، هنگامی که 1000 درجه گرم می شود، چگالی دی اکسید کربن 4.7 برابر کاهش می یابد.

با این حال، با افزایش فشار دی اکسید کربن، چگالی آن شروع به افزایش می کند، بسیار بیشتر از کاهش آن هنگام گرم شدن. به عنوان مثال، در فشار و دمای 0 درجه سانتیگراد، چگالی دی اکسید کربن در حال حاضر به مقدار 20.46 کیلوگرم بر متر مکعب افزایش می یابد.

لازم به ذکر است که افزایش فشار گاز منجر به افزایش متناسب در مقدار چگالی آن می شود، یعنی در 10 اتمسفر. وزن مخصوص دی اکسید کربن 10 برابر بیشتر از فشار معمولی اتمسفر است.

جدول خواص ترموفیزیکی دی اکسید کربن زیر را نشان می دهد:

• چگالی دی اکسید کربن بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب؛
• ظرفیت گرمایی ویژه، کیلوژول/(کیلوگرم درجه)؛
• ، W/(m deg)؛
• ویسکوزیته دینامیکی، Pa s.
• نفوذ حرارتی، m 2 / s.
• ویسکوزیته سینماتیکی، m 2 / s.
• شماره پراندتل

توجه: مراقب باشید! هدایت حرارتی در جدول به توان 10 2 نشان داده شده است. تقسیم بر 100 را فراموش نکنید!

خواص ترموفیزیکی دی اکسید کربن CO 2 در فشار اتمسفر

جدول خواص ترموفیزیکی دی اکسید کربن CO 2 را بسته به دما (در محدوده 75- تا 1500 درجه سانتیگراد) در فشار اتمسفر نشان می دهد. خواص ترموفیزیکی دی اکسید کربن به شرح زیر است:

• ، پاس;
• ضریب هدایت حرارتی، W/(m deg)؛
• شماره پراندتل

جدول نشان می دهد که با افزایش دما، هدایت حرارتی و ویسکوزیته دینامیکی دی اکسید کربن نیز افزایش می یابد. توجه: مراقب باشید! هدایت حرارتی در جدول به توان 10 2 نشان داده شده است. تقسیم بر 100 را فراموش نکنید!

هدایت حرارتی دی اکسید کربن CO 2 بسته به دما و فشار

هدایت حرارتی دی اکسید کربن CO2در محدوده دما از 220 تا 1400 کلوین و در فشار از 1 تا 600 اتمسفر. داده های بالا در جدول برای CO 2 مایع اعمال می شود.

لازم به ذکر است که رسانایی حرارتی دی اکسید کربن مایع با افزایش دمای آن کاهش می یابد، و با افزایش فشار افزایش می یابد. دی اکسید کربن (در فاز گاز) هم با افزایش دما و هم با افزایش فشار رسانای حرارتی بیشتری می شود.

هدایت حرارتی در جدول در ابعاد W/(m deg) آورده شده است. مراقب باش! هدایت حرارتی در جدول به توان 10 3 نشان داده شده است. تقسیم بر 1000 را فراموش نکنید!

هدایت حرارتی دی اکسید کربن CO 2 در منطقه بحرانی

جدول مقادیر هدایت حرارتی دی اکسید کربن CO 2 را در منطقه بحرانی در محدوده دمایی 30 تا 50 درجه سانتی گراد و در فشار نشان می دهد.
توجه: مراقب باشید! هدایت حرارتی در جدول به توان 10 3 نشان داده شده است. تقسیم بر 1000 را فراموش نکنید! هدایت حرارتی در جدول بر حسب W/(m deg) نشان داده شده است.

هدایت حرارتی دی اکسید کربن تفکیک شده CO 2 در دماهای بالا

جدول مقادیر هدایت حرارتی دی اکسید کربن تفکیک شده CO 2 را در محدوده دمایی 1600 تا 4000 کلوین و در فشار 0.01 تا 100 اتمسفر نشان می دهد. مراقب باش! هدایت حرارتی در جدول به توان 10 3 نشان داده شده است. تقسیم بر 1000 را فراموش نکنید!

جدول مقادیر را نشان می دهد هدایت حرارتی دی اکسید کربن مایع CO2در خط اشباع بسته به دما.
توجه: مراقب باشید! هدایت حرارتی در جدول به توان 10 3 نشان داده شده است. تقسیم بر 1000 را فراموش نکنید!
هدایت حرارتی در جدول بر حسب W/(m deg) نشان داده شده است.

تعریف

دی اکسید کربن(دی اکسید کربن، انیدرید کربنیک، دی اکسید کربن) - مونوکسید کربن (IV).

فرمول - CO 2. جرم مولی - 44 گرم در مول.

خواص شیمیایی دی اکسید کربن

دی اکسید کربن متعلق به کلاس اکسیدهای اسیدی است، یعنی. هنگام تعامل با آب، اسیدی به نام اسید کربنیک تشکیل می دهد. اسید کربنیک از نظر شیمیایی ناپایدار است و در لحظه تشکیل بلافاصله به اجزای خود تجزیه می شود. واکنش بین دی اکسید کربن و آب برگشت پذیر است:

CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O (محلول) ↔ H 2 CO 3 .

با حرارت دادن، دی اکسید کربن به مونوکسید کربن و اکسیژن تجزیه می شود:

2CO 2 = 2CO + O 2.

مانند تمام اکسیدهای اسیدی، دی اکسید کربن با واکنش های متقابل با اکسیدهای بازی (که فقط توسط فلزات فعال تشکیل می شوند) و بازها مشخص می شود:

CaO + CO 2 = CaCO 3;

Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3;

CO 2 + NaOH (رقیق) = NaHCO 3;

CO 2 + 2NaOH (conc) = Na 2 CO 3 + H 2 O.

دی اکسید کربن از احتراق پشتیبانی نمی کند، فقط فلزات فعال در آن می سوزند:

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO (t);

CO 2 + 2Ca = C + 2CaO (t).

دی اکسید کربن با مواد ساده ای مانند هیدروژن و کربن واکنش می دهد:

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t، kat = Cu 2 O).

CO 2 + C = 2CO (t).

هنگامی که دی اکسید کربن با پراکسیدهای فلزات فعال واکنش می دهد، کربنات ها تشکیل شده و اکسیژن آزاد می شود:

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

یک واکنش کیفی به دی اکسید کربن واکنش متقابل آن با آب آهک (شیر) است، به عنوان مثال. با هیدروکسید کلسیم، که در آن یک رسوب سفید تشکیل می شود - کربنات کلسیم:

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

خواص فیزیکی دی اکسید کربن

دی اکسید کربن یک ماده گازی بدون رنگ یا بو است. سنگین تر از هوا از نظر حرارتی پایدار است. هنگامی که فشرده و سرد می شود، به راحتی به حالت مایع و جامد تبدیل می شود. دی اکسید کربن در حالت جامد جامد "یخ خشک" نامیده می شود و به راحتی در دمای اتاق تصعید می شود. دی اکسید کربن در آب کم محلول است و تا حدی با آن واکنش می دهد. چگالی - 1.977 گرم در لیتر.

تولید و استفاده از دی اکسید کربن

روش های صنعتی و آزمایشگاهی برای تولید دی اکسید کربن وجود دارد. بنابراین، در صنعت با سوزاندن سنگ آهک (1) و در آزمایشگاه با اثر اسیدهای قوی روی نمک‌های اسید کربنیک (2) به دست می‌آید:

CaCO 3 = CaO + CO 2 (t) (1);

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2).

دی اکسید کربن در صنایع غذایی (لیموناد کربناته)، شیمیایی (کنترل دما در تولید الیاف مصنوعی)، متالورژی (حفاظت از محیط زیست، مانند بارش گاز قهوه ای) و سایر صنایع استفاده می شود.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش	با اثر 200 گرم محلول 10 درصد اسید نیتریک به ازای هر 90 گرم کربنات کلسیم حاوی 8 درصد ناخالصی های نامحلول در اسید چه حجمی از دی اکسید کربن آزاد می شود؟
راه حل	جرم مولی اسید نیتریک و کربنات کلسیم، با استفاده از جدول عناصر شیمیایی توسط D.I. مندلیف - به ترتیب 63 و 100 گرم در مول. اجازه دهید معادله انحلال سنگ آهک در اسید نیتریک را بنویسیم: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100% - مخلوط ω = 100% - 8% = 92% = 0.92. سپس جرم کربنات کلسیم خالص عبارت است از: m(CaCO 3) cl = m سنگ آهک × ω(CaCO 3) cl / 100%; m(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100٪ = 82.8 گرم. مقدار ماده کربنات کلسیم برابر است با: n (CaCO 3) = m (CaCO 3) cl / M (CaCO 3); n (CaCO 3) = 82.8 / 100 = 0.83 مول. جرم اسید نیتریک در محلول برابر با: m(HNO 3) = m(HNO 3) محلول × ω(HNO 3) / 100%؛ m(HNO 3) = 200 × 10 / 100٪ = 20 گرم. مقدار اسید نیتریک کلسیم برابر است با: n(HNO 3) = m(HNO 3) / M(HNO 3); n (HNO 3) = 20 / 63 = 0.32 مول. با مقایسه مقادیر موادی که واکنش نشان داده اند، مشخص می کنیم که اسید نیتریک کمبود دارد، بنابراین، محاسبات بیشتر با استفاده از اسید نیتریک انجام می شود. طبق معادله واکنش n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1، بنابراین n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0.16 مول. سپس حجم دی اکسید کربن برابر با: V(CO 2) = n(CO 2)×V m; V(CO 2) = 0.16 × 22.4 = 3.58 گرم.
پاسخ	حجم دی اکسید کربن 3.58 گرم است.