ВИЗНАЧЕННЯ

Вуглекислий газ (діоксид вуглецю)при звичайних умовах - безбарвний газ, приблизно в 1,5 рази важчий за повітря, завдяки чому його можна переливати, як рідина, з однієї судини в іншу.

Маса 1 л CO 2 за нормальних умов становить 1,98 р. Розчинність діоксиду вуглецю у воді невелика: 1 об'єм води при 20 o З розчиняє 0,88 об'єму CO 2 , а при 0 o С - 1,7 об'єму.

Під тиском близько 0,6 МПа діоксид вуглецю при кімнатній температурі перетворюється на рідину. Рідкий діоксид вуглецю зберігають у сталевих балонах. При швидкому виливанні його з балона поглинається внаслідок випаровування так багато теплоти, що CO 2 перетворюється на тверду білу снігоподібну масу, яка, не плавлячись, сублімується при -78,5 o С.

Розчин CO 2 у воді має кислуватий смак і має слабокислу реакцію, обумовлену присутністю в розчині невеликих кількостей вугільної кислоти H 2 CO 3 , що утворюється в результаті оборотної реакції:

CO 2 + H 2 O↔H 2 CO 3 .

Деякі властивості вуглекислого газу представлені в таблиці нижче:

Одержання вуглекислого газу

Вуглекислий газ у невеликих кількостях одержують дією кислот на карбонати:

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

У промисловому масштабі CO 2 отримують головним чином як побічний продукт у процесі синтезу аміаку:

CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2;

CO + H2O = CO2 + H2.

Крім цього, великі кількості вуглекислого газу отримують при випаленні вапняку:

CaCO3 = CaO+CO2.

Хімічні властивості вуглекислого газу

Вуглекислий газ виявляє кислотні властивості: реагує лугами, гідратом аміаку. Відновлюється активними металами, воднем, вуглецем.

CO 2 + NaOH dilute = NaHCO 3;

CO 2 + 2NaOH conc = Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 + H 2 O = Ba (HCO 3) 2;

CO 2 + NH 3 × H 2 O = NH 4 HCO 3;

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t = 200 o C, kat. Cu 2 O);

CO 2 + C = 2CO (t> 1000 o C);

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO;

2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500 o C);

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

Застосування вуглекислого газу

Вуглекислий газ застосовується при отриманні соди за аміачно-хлоридним способом, для синтезу карбаміду, для отримання солей вугільної кислоти, а також для газування фруктових та мінеральних вод та інших напоїв.

Твердий діоксид вуглецю під назвою «сухий лід» застосовується для охолодження продуктів, що швидко псуються, для виробництва і збереження морозива, а також багатьох інших випадках, коли потрібне отримання низької температури.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

Завдання	Який об'єм та яка маса вуглекислого газу виділяться при термічному розкладанні карбонату кальцію масою 45,4 г?
Рішення	Запишемо рівняння термічного розкладання карбонату кальцію: CaCO3 = CaO+CO2. Знайдемо кількість речовини карбонату кальцію: n(CaCO 3) = m(CaCO 3) / M(CaCO 3); M(CaCO 3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3×Ar(O) = 40 + 12 + 3×16 = 100 г/моль; n(CaCO 3) = 45,4/100 = 0,454 моль. Відповідно до рівняння реакції n(CaCO 3) :n(CO 2) = 1: 1, отже n(CaCO 3) =n(CO 2) =0,454 моль. Розрахуємо масу і обсяг вуглекислого газу, що виділився: V(CO2) = Vm×n(CO2) = 22,4×0,454 = 10,2 л; m(CO2) = n(CO2)× М(CO2); М(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12 + 2×16 = 44 г/моль; m(CO 2 ) = 0,454×44 = 20 г.
Відповідь	Маса вуглекислого газу дорівнює 20 г, об'єм – 10,2 л.

Ви вже знаєте, що при видиху з легенів виходить вуглекислий газ. А ось що вам відомо про цю речовину? Напевно, небагато. Сьогодні я відповім на всі питання щодо вуглекислого газу.

Визначення

Ця речовина у нормальних умовах є безбарвним газом. У багатьох джерелах його можуть називати по-різному: і оксидом вуглецю (IV), і вугільним ангідридом, двоокисом вуглецю, і діоксидом вуглецю.

Властивості

Вуглекислий газ (формула 2) є безбарвним газом, що має кислі запах і смак, розчинним у воді речовиною. Якщо його добре охолодити, то утворюється снігоподібна маса, звана сухим льодом (фотографія нижче), яка сублімує при температурі -78 про С.

Є одним із продуктів гниття або горіння будь-якої органічної речовини. Розчиняється у воді тільки при температурі 15 про З і тільки в тому випадку, якщо відношення вода:вуглекислий газ дорівнює 1:1. Щільність вуглекислого газу може бути різною, але в стандартних умовах вона дорівнює 1976 кг/м 3 . Це якщо він знаходиться в газоподібному вигляді, а в інших станах (рідкому/газоподібному) значення щільності теж будуть іншими. Ця речовина є кислотним оксидом, його додавання у воду призводить до одержання вугільної кислоти. Якщо з'єднати вуглекислий газ з будь-яким лугом, то в результаті подальшої реакції утворюються карбонати та гідрокарбонати. Цей оксид не може підтримувати горіння, крім деяких винятків. Це активні метали, і за реакції такого виду вони забирають у нього кисень.

Отримання

Вуглекислий та ще деякі гази у великих кількостях виділяються, коли виробляють алкоголь або розкладаються природні карбонати. Потім одержані гази проходять промивання розчиненим карбонатом калію. Далі слідує поглинання ними вуглекислого газу, продуктом даної реакції є гідрокарбонат, при нагріванні розчину якого отримують оксид, що шукається.

Але зараз його з успіхом замінює розчинений водою етаноламін, який абсорбує оксид вуглецю, що міститься в димовому газі, і віддає його при нагріванні. Також цей газ є побічним продуктом реакцій, при яких отримують чисті азот, кисень і аргон. У лабораторії трохи вуглекислоти виходить, коли карбонати та гідрокарбонати взаємодіють із кислотами. Ще вона утворюється, коли реагують харчова сода та лимонний сік або той же гідрокарбонат натрію та оцет (фото).

Застосування

Харчова промисловість не може обійтися без використання вуглекислоти, де вона відома як консервант і розпушувач, що має код E290. Її як рідини містить будь-який вогнегасник.

Також оксид чотиривалентного вуглецю, який виділяється в процесі бродіння, служить гарним підживленням акваріумних рослин. Він міститься і в усьому відомому газованому газуванні, яке багато хто досить часто купують у продуктовому магазині. Зварювання дротом відбувається у вуглекислому середовищі, але якщо температура цього процесу дуже висока, то він супроводжується дисоціацією вуглекислоти, при якій виділяється кисень, що окислює метал. Тоді зварювання не обходиться без розкислювачів (марганцю чи кремнію). Вуглекислим газом накачують велосипедні колеса, він присутній і в балончиках пневматичної зброї (такий його різновид називається газобалонним). Також даний оксид у твердому стані, званий сухим льодом, потрібен як холодоагент у торгівлі, наукових дослідженнях та при ремонті деякої техніки.

Висновок

Ось до чого корисний для людини вуглекислий газ. І не тільки в промисловості, він відіграє і важливу біологічну роль: без нього не може відбуватися газообмін, регуляція судинного тонусу, фотосинтез та багато інших природних процесів. Але його надлишок чи недостача у повітрі деякий час можуть негативно впливати на фізичний стан усіх живих організмів.

Без кольору та запаху. Найважливіший регулятор кровообігу та дихання.

Чи не токсичний. Без нього не було б здобних булочок і приємних газованих напоїв.

З цієї статті ви дізнаєтеся, що таке вуглекислий газ, і як він впливає на організм людини.

Більшість із нас погано пам'ятають шкільний курс фізики та хімії, але знають: гази невидимі і, як правило, невловимі, ​​а тому підступні. Тому, перш ніж відповісти на питання, чи шкідливий вуглекислий газ для організму, давайте пригадаємо, що він є.

Ковдра Землі

- двоокис вуглецю. Він же вуглекислий газ, оксид вуглецю (IV) або вугільний ангідрид. У нормальних умовах це безбарвний газ, що не має запаху, з кислуватим смаком.

В умовах атмосферного тиску двоокис вуглецю має два агрегатні стани: газоподібний (вуглекислий газ важчий за повітря, погано розчиняється у воді) і твердий (при -78 ºС перетворюється на сухий лід).

Вуглекислий газ - одна з головних складових навколишнього середовища. Він міститься у повітрі та підземних мінеральних водах, виділяється при диханні людини та тварин, бере участь у фотосинтезі рослин.

Двоокис вуглецю активно впливає на клімат. Вона регулює теплообмін планети: пропускає ультрафіолет та блокує інфрачервоне випромінювання. У зв'язку з цим вуглекислий газ іноді називають ковдрою Землі.

O2 – енергія. CO2 - іскра

Двоокис вуглецю супроводжує людину протягом усього життя. Будучи природним регулятором дихання та кровообігу, вуглекислий газ є невід'ємним компонентом обміну речовин.

Роблячи вдих, людина заповнює легені киснем.

При цьому в альвеолах (спеціальних «бульбашках» легень) відбувається двосторонній обмін: кисень переходить у кров, а вуглекислий газ виділяється з неї.

Людина видихає. CO2 – один із кінцевих продуктів метаболізму.

Говорячи образно, кисень — це енергія, а вуглекислий газ — іскра, що її розпалює.

Вдихаючи близько 30 літрів кисню на годину, людина виділяє 20-25 літрів вуглекислого газу.

Вуглекислий газ не менш важливий для організму, ніж кисень. Він є фізіологічним стимулятором дихання: впливає на кору головного мозку та стимулює дихальний центр. Сигналом для чергового вдиху є не брак кисню, а надлишок вуглекислого газу. Адже обмін речовин у клітинах та тканинах безперервний, і потрібно постійно видаляти його кінцеві продукти.

Крім того, вуглекислий газ на секрецію гормонів, активність ферментів та швидкість біохімічних процесів.

рівновага газообміну

Вуглекислий газ не токсичний, не вибухонебезпечний і абсолютно нешкідливий для людей. Однак для нормальної життєдіяльності дуже важливий баланс двоокису вуглецю та кисню. Нестача та надлишок вуглекислого газу в організмі призводить до гіпокапнії та гіперкапнії відповідно.

Гіпокапнія- Недолік СО2 в крові. Виникає в результаті глибокого прискореного дихання, коли в організм надходить більше кисню, ніж потрібно. Наприклад, під час надто інтенсивних фізичних навантажень. Наслідки можуть бути різними: від легкого запаморочення до непритомності.

Гіперкапнія- Надлишок СО2 в крові. Людина (разом із киснем, азотом, водяними парами та інертними газами) 0,04% вуглекислого газу, а видихає 4,4%. Якщо у невеликому приміщенні з поганою вентиляцією, концентрація двоокису вуглецю може перевищити норму. Як наслідок, може виникнути біль голови, нудота, сонливість. Але найчастіше гіперкапнія супроводжує екстремальні ситуації: несправність дихального апарату, затримка дихання під водою та іншим.

Таким чином, всупереч думці більшості людей, вуглекислий газ у кількостях, передбачених природою, необхідний для життя та здоров'я людини. Крім того, він знайшов широке промислове застосування та приносить людям чимало практичної користі.

Ігристі бульбашки на службі кухарів

СО2 використовується у багатьох сферах. Але, мабуть, найбільш затребуваний вуглекислий газ у харчовій промисловості та кулінарії.

Вуглекислий газ утворюється в дріжджовому тісті під впливом бродіння. Саме його бульбашки розпушують тісто, роблячи повітряним і збільшуючи його обсяг.

За допомогою вуглекислого газу роблять різні освіжаючі напої: квас, мінеральну воду та інші улюблені дітьми та дорослими газування.

Ці напої користуються популярністю у мільйонів споживачів у всьому світі багато в чому через ігристі бульбашки, які так смішно лопаються в келиху і так приємно «колють» у носі.

Чи може вуглекислий газ, що міститься в газованих напоях, сприятиме гіперкапнії або завдати будь-якої іншої шкоди здоровому організму? Звичайно, ні!

По-перше, вуглекислий газ, який використовується при приготуванні газованих напоїв, спеціально підготовлений для застосування у харчовій промисловості. У тих кількостях, в яких він міститься в газировках, він абсолютно нешкідливий для здорових людей.

По-друге, більшість вуглекислого газу випаровується відразу після відкорковування пляшки. Пухирці, що залишилися, «випаровуються» в процесі пиття, залишаючи після себе лише характерне шипіння. У результаті організм потрапляє мізерно мало вуглекислого газу.

"Тоді чому лікарі часом забороняють пити газовані напої?" — спитайте ви. На думку кандидата медичних наук, лікаря-гастроентеролога Олени Олександрівни Тяжової, це пов'язано з тим, що існує низка захворювань шлунково-кишкового тракту, за яких передбачається спеціальна сувора дієта. До списку протипоказань потрапляють не лише напої, що містять газ, а й багато продуктів харчування.

Здорова людина без проблем може включити до свого раціону помірну кількість газованих напоїв і іноді дозволяти собі стаканчик тієї ж коли.

Висновок

Вуглекислий газ необхідний підтримки життя як планети, і окремо взятого організму. СО2 впливає на клімат, будучи своєрідною ковдрою. Без нього неможливий метаболізм: із вуглекислим газом із організму виходять продукти обміну. А ще це незамінний компонент улюблених газованих напоїв. Саме вуглекислий газ створює грайливі бульбашки, що лоскочуть у носі. При цьому для здорової людини він є абсолютно безпечним.

Усього близько 0.04% вуглекислого газу міститься у повітрі.В основному він потрапляє в повітря через розкладання рослинних та тваринних тканин, а також у процесі згоряння кам'яного вугілля та деревини.

Вміст кисню та вуглекислого газу в атмосфері нашої планети здатні регулювати рослини. Під впливом води та сонячного світла вуглекислий газ у клітинах рослин перетворюється на крохмаль, а також на багато інших поживних речовин. Рослинам, щоб жити, також треба дихати. Тому вони поглинають кисень та виділяють вуглекислий газ.Але в процесі утворення крохмалю вони виділяють набагато більше кисню, ніж поглинають, коли дихають. Але при утворенні крохмалю рослинний світ поглинає значно більше вуглекислого газу, ніж видихають.

Отже, потрібно берегти ліси та весь рослинний світна нашій планеті, тому що вони підтримують постійний вміст вуглекислого газу та кисню у природі.

Користь та шкода вуглекислого газу

Вуглекислий газ дуже корисний для людини, він бере участь у надходженні кисню в тканини та регуляції процесів дихання людини

СО2 дуже впливає на клімат. Також без нього неможливий метаболізм. Це незамінний компонент для всіх улюблених газованих напоїв.

У свою чергу він може і завдати шкоди. Перенасичення організму вуглекислим газом завдає величезної шкоди людині і може спричинити смерть.

Від кількості вуглекислого газу кров'яному руслі людини залежить нормальне функціонування всіх систем життєдіяльності. Діоксид вуглецю підвищує опірність організму до бактеріальних та вірусних інфекцій, бере участь в обміні біологічно активних речовин. При фізичних та інтелектуальних навантаженнях вуглекислий газ допомагає підтримувати рівновагу організму. Але значне збільшення цієї хімічної сполуки у навколишній атмосфері погіршує самопочуття людини. Шкода та користь вуглекислого газу для існування життя на Землі ще не до кінця вивчені.

Характерні особливості вуглекислого газу

Двоокис вуглецю, вугільний ангідрид, вуглекислий газ - газоподібна хімічна сполука, що не має кольору і запаху. Речовина в 1,5 рази важча за повітря, а його концентрація в атмосфері Землі становить приблизно 0,04 %. Відмінною особливістю вуглекислого газу є відсутність рідкої форми зі збільшенням тиску - з'єднання відразу переходить у твердий стан, відомий як «сухий лід». Але при створенні певних штучних умов двоокис вуглецю набуває форми рідини, що широко використовується для її транспортування та тривалого зберігання.

Цікавий факт

Вуглекислий газ не стає перешкодою для ультрафіолетових променів, які надходять в атмосферу від Сонця. А ось інфрачервоне випромінювання Землі абсорбується вуглецевим ангідридом. Це і стає причиною глобального потепління з моменту утворення великої кількості промислових виробництв.

Протягом доби організм людини поглинає та метаболізує близько 1 кг двоокису вуглецю. Вона бере активну участь в обміні речовин, що відбувається у м'яких, кісткових, суглобових тканинах, а потім потрапляє у венозне русло. З потоком крові вуглекислий газ надходить у легені та залишає організм при кожному видиху.

Хімічна речовина знаходиться в тілі людини переважно у венозній системі. Капілярна мережа легеневих структур та артеріальна кров містять невелику концентрацію вуглекислого газу. У медицині використовується термін «парціальний тиск», що характеризує концентраційне співвідношення сполуки щодо всього обсягу крові.

Терапевтичні властивості двоокису вуглецю

Проникнення вуглекислого газу організм викликає у людини дихальний рефлекс. Підвищення тиску хімічної сполуки провокує тонкі нервові закінчення посилати імпульси до рецепторів головного або спинного мозку. Саме так відбуваються процеси вдиху та видиху. Якщо рівень вуглекислоти в крові починає підвищуватись, то легені прискорюють його виділення з тіла.

Цікавий факт

Вчені довели, що значна тривалість життя у людей, які мешкають у високогір'ї, безпосередньо пов'язана з великим вмістом вуглекислого газу в повітрі. Він підвищує імунітет, нормалізує обмінні процеси, зміцнює серцево-судинну систему.

В організмі людини двоокис вуглецю є одним з найважливіших регуляторів, виступаючи як основний продукт нарівні з молекулярним киснем. Роль вуглекислого газу у процесі життєдіяльності людини складно переоцінити. До основних функціональних особливостей речовини можна віднести такі:

• має здатності викликати стійке розширення великих судин та капілярів;
• здатне надавати седативний вплив на центральну нервову систему, провокуючи анестезуючу дію;
• бере участь у продукуванні найважливіших амінокислот;
• збуджує дихальний центр зі збільшенням концентрації у кров'яному руслі.

Якщо організмі відчувається гострий дефіцит вуглекислого газу, всі системи мобілізуються і підвищують свою функціональну активність. Всі процеси в організмі спрямовані на заповнення запасів двоокису вуглецю в тканинах та кров'яному руслі:

• судини звужуються, розвивається бронхоспазм гладкої мускулатури верхніх та нижніх дихальних шляхів, а також кровоносних судин;
• бронхи, бронхіоли, структурні відділи легень секретують підвищену кількість слизу;
• знижується проникність великих та дрібних кровоносних судин, капілярів;
• на клітинних мембранах починає відкладатися холестерин, що викликає їхнє ущільнення та тканинний склероз.

Сукупність всіх цих патологічних факторів у поєднанні з малим надходженням молекулярного кисню призводить до гіпоксії тканин та зниження швидкості перебігу крові у венах. Особливо гостро відчувається кисневе голодування у клітинах головного мозку, вони починають руйнуватися. Порушується регуляція всіх систем життєдіяльності: набрякають мозок та легені, знижується ритм серцевих скорочень. За відсутності лікарського втручання людина може померти.

Де використовується вуглекислий газ

Вуглекислий газ знаходиться не тільки в тілі людини та в навколишній атмосфері. Багато промислових виробництва активно використовують хімічну речовину на різних стадіях технологічних процесів. Його застосовують як:

• стабілізатора;
• каталізатора;
• первинної чи вторинної сировини.

Цікавий факт

Двоокис кисню сприяє перетворенню на смачне терпке домашнє вино. При бродінні цукру, що міститься у ягодах, виділяється вуглекислий газ. Він надає напою ігристість, дозволяє відчути бульбашки, що лопаються, в роті.
На упаковці продуктів харчування двоокис вуглецю ховається під кодом Е290. Як правило, вона використовується як консервант для тривалого зберігання. При випіканні смачних кексів або пирогів багато господинь додають в тісто розпушувач. У процесі приготування утворюються бульбашки повітря, що роблять здобу пишною, м'якою. Це і є вуглекислий газ – результат хімічної реакції між гідрокарбонатом натрію та харчовою кислотою. Любителі акваріумних рибок використовують безбарвний газ як активатор росту водних рослин, а виробники автоматичних вуглекислотних установок поміщають його в вогнегасники.

Шкідливість вугільного ангідриду

Діти і дорослі дуже люблять різноманітні шипучі напої за повітряні бульбашки, що містяться в них. Ці скупчення повітря – чистий вуглекислий газ, що виділяється при відкручуванні ковпачка пляшки. Використовуваний у такій якості він не приносить організму людини жодної користі. Потрапляючи до шлунково-кишкового тракту, вугільний ангідрид подразнює слизові оболонки, провокує пошкодження епітеліальних клітин.

Для людини із захворюваннями шлунка вкрай небажане вживання, тому що під їх впливом посилюється запальний процес та виразка внутрішньої стінки органів травної системи.

Гастроентерологи забороняють пити лимонади та мінеральну воду пацієнтам із такими патологіями:

• гострий, хронічний, катаральний гастрит;
• виразка шлунка та дванадцятипалої кишки;
• дуоденіт;
• зниження перистальтики кишківника;
• доброякісні та злоякісні новоутворення шлунково-кишкового тракту.

Слід врахувати, що за статистичними даними ВООЗ понад половина жителів планети Земля страждають від тієї чи іншої форми гастриту. Основні симптоми захворювання шлунка: кисла відрижка, печія, здуття живота та болі в епігастральній ділянці.

Якщо людина не в змозі відмовитися від вживання напоїв із вуглекислим газом, то їй слід зупинити вибір на слабогазованій мінеральній воді.

Фахівці радять виключити лимонади із повсякденного раціону. Після проведених статистичних досліджень у людей, які довго пили солодку воду з вуглекислим газом, було виявлено такі захворювання:

• карієс;
• ендокринні порушення;
• підвищена крихкість кісткової тканини;
• жирова дистрофія печінки;
• утворення конкрементів у сечовому міхурі та нирках;
• порушення метаболізму вуглеводів.

Співробітники офісних приміщень, не обладнаних кондиціонерами, часто відчувають болісний головний біль, нудоту, слабкість. Цей стан у людини виникає при надмірному скупченні в кімнаті вуглекислого газу. Постійне перебування у такій обстановці призводить до ацидозу (підвищення кислотності крові), провокує зниження функціональної активності всіх систем життєдіяльності.

Користь вуглекислого газу

Оздоровлююча дія двоокису вуглецю на організм людини широко використовується в медицині в терапії різних захворювань. Так, останнім часом користуються величезною популярністю сухі вуглекислі ванни. Процедура полягає у впливі вуглекислого газу на тіло людини за відсутності сторонніх факторів: тиску води та температури навколишнього середовища.

Косметичні салони та лікувальні заклади пропонують клієнтам проведення незвичайних лікарських маніпуляцій:

• пневмопунктуру;
• карбокситерапію.

Під складними термінами ховаються газові уколи чи ін'єкції вуглекислим газом. Такі процедури можна віднести як до різновидів мезотерапії, так і методик реабілітації після перенесених важких захворювань.

Перед проведенням цих процедур слід відвідати лікаря для консультації та ретельної діагностики. Як і всі методики терапії, уколи із вуглекислим газом мають протипоказання до застосування.

Корисні властивості двоокису вуглецю використовуються в терапії серцево-судинних захворювань, артеріальної гіпертензії. А сухі ванни знижують вміст вільних радикалів в організмі, мають омолоджуючу дію. Вуглекислий газ збільшує опірність людини вірусним та бактеріальним інфекціям, зміцнює імунітет, підвищує життєвий тонус.