Диоксид углерода: различия между версиями
[непроверенная версия] | [отпатрулированная версия] |
Метки: с мобильного устройства из мобильной версии |
Метки: с мобильного устройства через мобильное приложение через приложение для Android App select source |
||
(не показано 37 промежуточных версий 23 участников) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{Вещество |
{{Вещество |
||
| заголовок = <!-- по умолчанию = названию статьи; можно не заполнять --> |
| заголовок = <!-- по умолчанию = названию статьи; можно не заполнять --> |
||
| картинка = Carbon-dioxide-2D-dimensions.svg |
| картинка = Carbon-dioxide-2D-dimensions.svg |
||
| картинка3D |
| картинка3D = |
||
| картинка малая = Carbon-dioxide-3D-vdW.svg |
| картинка малая = Carbon-dioxide-3D-vdW.svg |
||
| изображение = Oxid uhličitý.PNG |
| изображение = Oxid uhličitý.PNG |
||
| наименование = Оксид углерода(IV) |
| наименование = Оксид углерода(IV) |
||
| традиционные названия = углекислый газ<br>диоксид углерода<br>углекислота<br>двуокись углерода<br>[[сухой лёд]] (в твёрдом состоянии) |
| традиционные названия = углекислый газ<br>диоксид углерода<br>углекислота<br>двуокись углерода<br>[[сухой лёд]] (в твёрдом состоянии) |
||
| сокращения = <!-- принятые сокращения названия --> |
| сокращения = <!-- принятые сокращения названия --> |
||
| хим. формула = CO{{sub|2}} |
| хим. формула = CO{{sub|2}} |
||
| рац. формула = CO{{sub|2}} <!-- рациональная формула (отображает структуру) --> |
| рац. формула = CO{{sub|2}} <!-- рациональная формула (отображает структуру) --> |
||
| состояние = Газообразное |
| состояние = Газообразное |
||
| примеси = <!-- типичное |
| примеси = <!-- типичное количество, указать единицы --> |
||
| молярная концентрация = <!-- число, в моль/л --> |
| молярная концентрация = <!-- число, в моль/л --> |
||
| молярная масса = 44,01 |
| молярная масса = 44,01 |
||
| плотность = газ ( |
| плотность = газ (0 °C): 1,9768 кг/м<sup>3</sup><br>жидкость (0 °С, 35,5 ат): 925 кг/м<sup>3</sup><br>тв. (−78,5 °C): 1560 кг/м<sup>3</sup> |
||
| предел прочности = <!-- число, в Н/мм² --> |
| предел прочности = <!-- число, в Н/мм² --> |
||
| твёрдость = <!-- число (безразм.) --> |
| твёрдость = <!-- число (безразм.) --> |
||
| поверхностное натяжение = <!-- число, Н/м --> |
| поверхностное натяжение = <!-- число, Н/м --> |
||
| динамическая вязкость = 8,5{{e|−5}} Па·с ( |
| динамическая вязкость = 8,5{{e|−5}} Па·с (10 °C, 5,7 МПа) |
||
| кинематическая вязкость = <!-- число, в см²/с (при |
| кинематическая вязкость = <!-- число, в см²/с (при 20 °C) --> |
||
| скорость звука = 269 |
| скорость звука = 269 |
||
| энергия ионизации = <!-- число, в кДж/моль --> |
| энергия ионизации = <!-- число, в кДж/моль --> |
||
| проводимость = <!-- число (удельная проводимость), в сименсах/м --> |
| проводимость = <!-- число (удельная проводимость), в сименсах/м --> |
||
| уд. электр. сопротивление = <!-- число, в Ом·м --> |
| уд. электр. сопротивление = <!-- число, в Ом·м --> |
||
| коэфф. электр. сопротив. = <!-- число (темп. коэфф. эл. сопротивл.), в К^-1 --> |
| коэфф. электр. сопротив. = <!-- число (темп. коэфф. эл. сопротивл.), в К^-1 --> |
||
| темп. плавления = <!-- число, в °C --> |
| темп. плавления = <!-- число, в °C --> |
||
| температура размягчения = <!-- число, в °C для аморфных веществ --> |
| температура размягчения = <!-- число, в °C для аморфных веществ --> |
||
| темп. кипения = <!-- число (по умолчанию, в °C, можно добавлять давление, |
| темп. кипения = <!-- число (по умолчанию, в °C, можно добавлять давление, |
||
другие условия и единицы измерения) --> |
другие условия и единицы измерения) --> |
||
| темп. сублимации = −78,5 |
| темп. сублимации = −78,5 |
||
| темп. разложения = <!-- число, в °C --> |
| темп. разложения = <!-- число, в °C --> |
||
| темп. вспышки = <!-- число, в °C --> |
| темп. вспышки = <!-- число, в °C --> |
||
| фазовые переходы = <!-- числа через запятую, с указанием единиц изм. --> |
| фазовые переходы = <!-- числа через запятую, с указанием единиц изм. --> |
||
| темп. стеклования = <!-- число, в °C --> |
| темп. стеклования = <!-- число, в °C --> |
||
| темп. воспламенения = <!-- число, в °C --> |
| темп. воспламенения = <!-- число, в °C --> |
||
| темп. самовоспламенения = <!-- число, в °C --> |
| темп. самовоспламенения = <!-- число, в °C --> |
||
| пределы взрываемости = <!-- число, % --> |
| пределы взрываемости = <!-- число, % --> |
||
| тройная точка = −56, |
| тройная точка = −56,6 °C, 0,52 МПа <ref>{{Cite web |url=https://www.engineeringtoolbox.com/CO2-carbon-dioxide-properties-d_2017.html |title=Carbon Dioxide - Thermophysical Properties<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2018-11-23 |archive-date=2018-11-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20181124055306/https://www.engineeringtoolbox.com/CO2-carbon-dioxide-properties-d_2017.html |deadlink=no }}</ref> |
||
| критическая точка = |
| критическая точка = 31 °C, 7,38 МПа |
||
| критическая темп. = <!-- число, в °C --> |
| критическая темп. = <!-- число, в °C --> |
||
| критическое давление = <!-- число, по умолчанию в атм --> |
| критическое давление = <!-- число, по умолчанию в атм --> |
||
| критическая плотность = 467 кг/м<sup>3</sup> |
| критическая плотность = 467 кг/м<sup>3</sup> |
||
| теплоёмкость = <!-- число, в Дж/(моль·К) (молярная теп.-ём.) --> |
| теплоёмкость = <!-- число, в Дж/(моль·К) (молярная теп.-ём.) --> |
||
| теплоёмкость2 = 849 |
| теплоёмкость2 = 849 |
||
| теплопроводность = 0,0166 <!-- число, в Вт/(м·K) --> |
| теплопроводность = 0,0166 <!-- число, в Вт/(м·K) --> |
||
| энтальпия образования = |
| энтальпия образования = −394 <!-- число, по умолчанию в кДж/моль --> |
||
| энтальпия плавления = 9,02 <!-- число, по умолчанию в кДж/моль --> |
| энтальпия плавления = 9,02 <!-- число, по умолчанию в кДж/моль --> |
||
| энтальпия кипения = 16,7 <!-- число, по умолчанию в кДж/моль --> |
| энтальпия кипения = 16,7 <!-- число, по умолчанию в кДж/моль --> |
||
| энтальпия растворения = <!-- число, по умолчанию в кДж/моль --> |
| энтальпия растворения = <!-- число, по умолчанию в кДж/моль --> |
||
| энтальпия сублимации = 26 кДж/моль |
| энтальпия сублимации = 26 кДж/моль |
||
| удельная теплота парообразования = 379,5 кДж/кг |
| удельная теплота парообразования = 379,5 кДж/кг |
||
| удельная теплота плавления = 205 кДж/кг |
| удельная теплота плавления = 205 кДж/кг |
||
| тепловое расширение = <!-- число (безразм.) --> |
| тепловое расширение = <!-- число (безразм.) --> |
||
| интервал трансформации = <!-- число, в ° --> |
| интервал трансформации = <!-- число, в ° --> |
||
| давление пара = <!-- число (с указанием ед. изм!); |
| давление пара = <!-- число (с указанием ед. изм!); |
||
можно добавить любой текст --> |
можно добавить любой текст --> |
||
| константа В. дер В. = <!-- число --> |
| константа В. дер В. = <!-- число --> |
||
| конст. диссоц. кислоты = <!-- число (безразм.) --> |
| конст. диссоц. кислоты = <!-- число (безразм.) --> |
||
| растворимость = 1,48 кг/м<sup>3</sup> |
| растворимость = 1,48 кг/м<sup>3</sup> |
||
| растворимость1 = <!-- число, в г/1000 мл --> |
| растворимость1 = <!-- число, в г/1000 мл --> |
||
| |
| вещество1 = <!-- веществе 1 --> |
||
| растворимость2 = <!-- число, в г/1000 мл --> |
| растворимость2 = <!-- число, в г/1000 мл --> |
||
| |
| вещество2 = <!-- веществе 2 --> |
||
| растворимость3 = <!-- число, в г/1000 мл --> |
| растворимость3 = <!-- число, в г/1000 мл --> |
||
| |
| вещество3 = <!-- веществе 3 --> |
||
| растворимость4 = <!-- число, в г/1000 мл --> |
| растворимость4 = <!-- число, в г/1000 мл --> |
||
| |
| вещество4 = <!-- веществе 4 --> |
||
| вращение = <!-- число, в ° --> |
| вращение = <!-- число, в ° --> |
||
| изоэлектрическая точка = <!-- число (безразм.) --> |
| изоэлектрическая точка = <!-- число (безразм.) --> |
||
| от. диэлектр. прониц. = <!-- число --> |
| от. диэлектр. прониц. = <!-- число --> |
||
| диапазон прозрачности = <!-- число-число, в нм --> |
| диапазон прозрачности = <!-- число-число, в нм --> |
||
| показатель преломления = <!-- число (безразм.) --> |
| показатель преломления = <!-- число (безразм.) --> |
||
| угол Брюстера = <!-- число, в ° --> |
| угол Брюстера = <!-- число, в ° --> |
||
| гибридизация = <!-- ? --> |
| гибридизация = <!-- ? --> |
||
| координационная геометрия = <!-- ? --> |
| координационная геометрия = <!-- ? --> |
||
| кристаллическая структура = <!-- описание решётки --> |
| кристаллическая структура = <!-- описание решётки --> |
||
| дипольный момент = <!-- число, в дебаях --> |
| дипольный момент = <!-- число, в дебаях --> |
||
| CAS = 124-38-9 |
| CAS = 124-38-9 |
||
| PubChem = <!-- № по PubChem --> |
| PubChem = <!-- № по PubChem --> |
||
| EINECS = <!-- № по EINECS --> |
| EINECS = <!-- № по EINECS --> |
||
| SMILES = <!-- Хим. формула по SMILES --> |
| SMILES = <!-- Хим. формула по SMILES --> |
||
| ЕС = <!-- Регистрационный № EC --> |
| ЕС = <!-- Регистрационный № EC --> |
||
| RTECS = FF6400000 |
| RTECS = FF6400000 |
||
| ChEBI = <!-- № по ChEBI --> |
| ChEBI = <!-- № по ChEBI --> |
||
| ООН = <!-- № по ООН (UN) --> |
| ООН = <!-- № по ООН (UN) --> |
||
| ПДК = 9 г/м<sup>3</sup> (5000 ppm) долговременное воздействие,<br>54 г/м<sup>3</sup> (30 000 ppm) кратковременное воздействие (<15 мин |
| ПДК = 9 г/м<sup>3</sup> (5000 ppm) долговременное воздействие,<br>54 г/м<sup>3</sup> (30 000 ppm) кратковременное воздействие (<15 [[минута|мин]]) <ref>{{Cite web |url=https://www.cdc.gov/niosh/idlh/124389.html |title=Carbon dioxide: Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH) |access-date=2020-03-07 |archive-date=2018-04-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180420005202/https://www.cdc.gov/niosh/idlh/124389.html |deadlink=no }}</ref> |
||
| ЛД50 = LC50: 90 |
| ЛД50 = LC50: 90 г/м<sup>3</sup> (5 [[минута|мин]], человек, ингаляция)<ref>{{cite web |url=https://docs.cntd.ru/document/5200233 |title=ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования |access-date=2023-05-20 |archive-date=2023-04-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230413213240/https://docs.cntd.ru/document/5200233 |deadlink=no }}</ref> |
||
| R-фразы = |
| R-фразы = |
||
| S-фразы = {{S9}}, {{S23}}, {{S36}} |
| S-фразы = {{S9}}, {{S23}}, {{S36}} |
||
| H-фразы = <!-- {{H-фразы|201|202|235+410}} --> |
| H-фразы = <!-- {{H-фразы|201|202|235+410}} --> |
||
| P-фразы = <!-- {{P-фразы|201}} --> |
| P-фразы = <!-- {{P-фразы|201}} --> |
||
| сигнальное слово = <!-- слово Опасно или Осторожно (если есть) --> |
| сигнальное слово = <!-- слово Опасно или Осторожно (если есть) --> |
||
| СГС = <!-- Пиктограммы СГС: {{СГС|Баллон|Бомба}} --> |
| СГС = <!-- Пиктограммы СГС: {{СГС|Баллон|Бомба}} --> |
||
| токсичность = Нетоксичен. Опасен лишь в очень больших количествах (обладает удушающим действием). Негорюч. |
| токсичность = Нетоксичен. Опасен лишь в очень больших количествах (обладает удушающим действием). Негорюч. |
||
| NFPA 704 = {{NFPA 704 |
| NFPA 704 = {{NFPA 704 |
||
| опасность для здоровья = 1 <!-- углекислота относится к 4-му классу опасности, что соответствует оценке "1" для опасности для здоровья NFPA 704 (только подумайте сами, ведь ещё никто не отравился углекислотой, которой газируют напитки), источник - https://znaytovar.ru/gost/2/GOST_805085_Dvuokis_ugleroda_g.html --> |
| опасность для здоровья = 1 <!-- углекислота относится к 4-му классу опасности, что соответствует оценке "1" для опасности для здоровья NFPA 704 (только подумайте сами, ведь ещё никто не отравился углекислотой, которой газируют напитки), источник - https://znaytovar.ru/gost/2/GOST_805085_Dvuokis_ugleroda_g.html --> |
||
| огнеопасность = 0 |
| огнеопасность = 0 |
||
| реакционноспособность = 0 |
|||
| реакционоспособность = 0 |
|||
| прочее = SA}} |
| прочее = SA}} |
||
}} |
}} |
||
'''Диокси́д углеро́да''' или '''двуо́кись углеро́да''' (также ''оксид углерода |
'''Диокси́д углеро́да''' или '''двуо́кись углеро́да''' (также ''оксид углерода(IV)'', '''''углеки́слый газ''''', ''у́гольный ангидри́д'', ''углекислота́''{{sfn|''Раков Э. Г.'', Углерода диоксид|2016}}, формула — '''CO<sub>2</sub>''') — [[Вещество (химия)|химическое вещество]], представляющее собой [[Бинарное соединение|бинарное]] [[Неорганические вещества|неорганическое соединение]] в форме [[кислотный оксид|кислотного оксида]], [[молекула]] которого состоит из одного [[Атом|атома]] [[Углерод|углерода]] и двух атомов [[кислород]]а. |
||
При нормальных условиях |
При нормальных условиях '''диоксид углерода''' — это бесцветный [[газ]], без вкуса и практически без [[запах]]а (в больших концентрациях с кисловатым «[[Гидрокарбонат натрия|содовым]]» запахом). |
||
[[Плотность]] при [[Нормальные условия|нормальных условиях]] |
[[Плотность]] при [[Нормальные условия|нормальных условиях]] — 1,98 кг/м<sup>3</sup> (в 1,5 раза тяжелее [[воздух]]а). При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в [[жидкость|жидком состоянии]], переходя непосредственно из [[твёрдое тело|твёрдого состояния]] в газообразное ([[возгонка]]). Твёрдый диоксид углерода называют [[сухой лёд|сухим льдом]]. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения. |
||
[[Концентрация смеси|Концентрация]] углекислого газа в [[Атмосфера Земли|атмосфере]] [[Земля|Земли]] составляет в среднем 0,04 %<ref>{{cite web |title=Trends in Atmospheric Carbon Dioxide |url=http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ |publisher=National Oceanic and Atmospheric Administration |lang=en |accessdate=2013-09-24 |archive-date=2018-02-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180205231729/https://esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ |deadlink=no }}</ref>. Углекислый газ легко пропускает излучение в [[ультрафиолетовое излучение|ультрафиолетовой]] и [[Видимое излучение|видимой]] частях [[Эмиссионный спектр|спектра]], которое поступает на Землю от [[Солнце|Солнца]] и обогревает её. В то же время он поглощает испускаемое Землёй [[инфракрасное излучение]] и является одним из [[Парниковый газ|парниковых газов]], вследствие чего должен участвовать в процессе [[Глобальное потепление|глобального потепления]]<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/904407580|автор=Jochem Marotzke; Martin Stratmann|заглавие=Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft|язык=de|год=2015|место=München|издательство=C. H. Beck|страницы=9—22|страниц=|isbn=978-3-406-66968-2, 3-406-66968-9}}</ref>. Изначально, до появления жизни, углекислый газ составлял основу атмосферы Земли и его уровень снижался от десятков процентов до долей одного в результате процесса [[фотосинтез]]а. Постоянный рост [[углекислый газ в атмосфере Земли|содержания этого газа в атмосфере]] наблюдается с начала [[Индустриальное общество|индустриальной эпохи]]. Деятельность человека, прежде всего сжигание ископаемого топлива, увеличила его долю в атмосфере Земли примерно с 280 ppm (частей на миллион) в начале индустриализации до 407,8 ppm в 2018 году<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/819572508|автор=Eggleton, R. A.|язык=en|заглавие=A short introduction to climate change|год=2012|место=Cambridge|издательство=[[Cambridge University Press|CUP]]|страниц=240|isbn=978-1-139-52435-3, 1-139-52435-6, 978-1-139-62739-9, 1-139-62739-2, 978-1-283-94302-4, 1-283-94302-6, 978-1-139-62794-8, 1-139-62794-5, 1-139-62705-8, 978-1-139-62705-4 |
[[Концентрация смеси|Концентрация]] углекислого газа в [[Атмосфера Земли|атмосфере]] [[Земля|Земли]] составляет в среднем 0,04 %<ref>{{cite web |title=Trends in Atmospheric Carbon Dioxide |url=http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ |publisher=National Oceanic and Atmospheric Administration |lang=en |accessdate=2013-09-24 |archive-date=2018-02-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180205231729/https://esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ |deadlink=no }}</ref>. Углекислый газ легко пропускает излучение в [[ультрафиолетовое излучение|ультрафиолетовой]] и [[Видимое излучение|видимой]] частях [[Эмиссионный спектр|спектра]], которое поступает на Землю от [[Солнце|Солнца]] и обогревает её. В то же время он поглощает испускаемое Землёй [[инфракрасное излучение]] и является одним из [[Парниковый газ|парниковых газов]], вследствие чего должен участвовать в процессе [[Глобальное потепление|глобального потепления]]<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/904407580|автор=Jochem Marotzke; Martin Stratmann|заглавие=Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft|язык=de|год=2015|место=München|издательство=C. H. Beck|страницы=9—22|страниц=|isbn=978-3-406-66968-2, 3-406-66968-9}}</ref>. Изначально, до появления жизни, углекислый газ составлял основу атмосферы Земли и его уровень снижался от десятков процентов до долей одного в результате процесса [[фотосинтез]]а. Постоянный рост [[углекислый газ в атмосфере Земли|содержания этого газа в атмосфере]] наблюдается с начала [[Индустриальное общество|индустриальной эпохи]]. Деятельность человека, прежде всего сжигание ископаемого топлива, увеличила его долю в атмосфере Земли примерно с 280 ppm (частей на миллион) в начале индустриализации до 407,8 ppm в 2018 году<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/819572508|автор=Eggleton, R. A.|язык=en|заглавие=A short introduction to climate change|год=2012|место=Cambridge|издательство=[[Cambridge University Press|CUP]]|страниц=240|isbn=978-1-139-52435-3, 1-139-52435-6, 978-1-139-62739-9, 1-139-62739-2, 978-1-283-94302-4, 1-283-94302-6, 978-1-139-62794-8, 1-139-62794-5, 1-139-62705-8, 978-1-139-62705-4|archivedate=2020-04-21|archiveurl=https://web.archive.org/web/20200421233737/https://www.worldcat.org/oclc/819572508}}</ref><ref>{{Cite web|title=Treibhausgas-Konzentration erreicht neuen Rekordwert|lang=de|url=http://www.klimareporter.de/erdsystem/treibhausgas-konzentration-erreicht-neuen-rekordwert|website=klimareporter°|accessdate=2020-09-22|archive-date=2020-10-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20201021194245/https://www.klimareporter.de/erdsystem/treibhausgas-konzentration-erreicht-neuen-rekordwert|deadlink=no}}</ref>. Рост содержания углекислого газа выше, до определённой концентрации, приводит к появлению облаков из углекислоты, что ведёт к похолоданию<ref>{{cite web |author=Chen Zhou, Mark D. Zelinka & Stephen A. Klein |url=https://www.nature.com/articles/ngeo2828 |title=Impact of decadal cloud variations on the Earth’s energy budget |lang=en |publisher=Nature Geoscience |accessdate=2019-12-04 |archive-date=2019-10-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191013052655/https://www.nature.com/articles/ngeo2828 |deadlink=no }}</ref>{{нет в источнике}}. Оба эти явления объясняют, почему температурные условия существования жизни на Земле относительно стабильны в течение миллиардов лет.{{нет АИ|1|10|2021}} |
||
== История == |
== История == |
||
Двуокись углерода была одним из первых газов, получивших название. В XVII веке фламандский химик [[Гельмонт, Ян Баптиста ван|Йохан Баптиста ван Гельмонт]] заметил, что масса древесного угля уменьшалась, когда он сжигался, потому что масса оставшейся золы была меньше массы используемого древесного угля. Его интерпретация заключалась в том, что остальная часть древесного угля превратилась в невидимое вещество, которое он назвал газом или spiritus sylvestre («лесной дух»)<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/260025744|автор=Brock, William H. 1936-|заглавие=Viewegs Geschichte der Chemie|ответственный=|год=|издание=|место=Braunschweig|издательство=|страницы=35|страниц=XII, 472 S|isbn=978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9}}</ref>. |
Двуокись углерода была одним из первых газов, получивших название. В XVII веке фламандский химик [[Гельмонт, Ян Баптиста ван|Йохан Баптиста ван Гельмонт]] заметил, что масса древесного угля уменьшалась, когда он сжигался, потому что масса оставшейся золы была меньше массы используемого древесного угля. Его интерпретация заключалась в том, что остальная часть древесного угля превратилась в невидимое вещество, которое он назвал газом или spiritus sylvestre («лесной дух»)<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/260025744|автор=Brock, William H. 1936-|заглавие=Viewegs Geschichte der Chemie|ответственный=|год=|издание=|место=Braunschweig|издательство=|страницы=35|страниц=XII, 472 S|isbn=978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9}}</ref>. |
||
Свойства углекислого газа более тщательно изучил шотландский врач [[Блэк, Джозеф|Джозеф Блэк]]. В 1754 году он обнаружил, что при смешивании растворов [[Карбонат кальция|карбоната кальция]] с кислотами выделяется газ, который он назвал неподвижным воздухом<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/260025744|автор=Brock, William H. 1936-|заглавие=Viewegs Geschichte der Chemie|ответственный=|год=|издание=|место=Braunschweig|издательство=|страницы=50|страниц=XII, 472 S|isbn=978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9}}</ref>. Он понял, что |
Свойства углекислого газа более тщательно изучил шотландский врач [[Блэк, Джозеф|Джозеф Блэк]]. В 1754 году он обнаружил, что при смешивании растворов [[Карбонат кальция|карбоната кальция]] с кислотами выделяется газ, который он назвал "неподвижным воздухом"<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/260025744|автор=Brock, William H. 1936-|заглавие=Viewegs Geschichte der Chemie|ответственный=|год=|издание=|место=Braunschweig|издательство=|страницы=50|страниц=XII, 472 S|isbn=978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9}}</ref>. Он понял, что этот газ тяжелее воздуха и не поддерживает процессы горения. Когда газ вводили в раствор [[Гидроксид кальция|гидроксида кальция]], он мог образовывать осадок. С помощью этого явления Джозеф Блэк показал, что углекислый газ содержится в дыхании млекопитающих и выделяется в результате микробиологической ферментации. Его работа доказала, что газы могут участвовать в химических реакциях, и внесла свой вклад в дело [[Теория флогистона|теории флогистона]]<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/260025744|автор=Brock, William H. 1936-|заглавие=Viewegs Geschichte der Chemie|ответственный=|год=|издание=|место=Braunschweig|издательство=|страницы=72|страниц=XII, 472 S|isbn=978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9}}</ref>. |
||
[[Пристли, Джозеф|Джозефу Пристли]] удалось создать первую [[Газированная вода|газированную воду]] в 1772 году, переведя серную кислоту в известковый раствор и растворив полученный диоксид углерода в стакане с водой<ref>{{Статья|ссылка=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1772.0021|автор=Joseph Priestley|заглавие=XIX. Observations on different kinds of air.|год=1772-01-01|издание=Philosophical Transactions of the Royal Society of London|том=62|страницы=147–264|doi=10.1098/rstl.1772.0021|archivedate=2020-10-12|archiveurl=https://web.archive.org/web/20201012052748/https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1772.0021}}</ref>. Однако {{iw|Браунригг, Уильям|Уильям Браунригг|en|William Brownrigg}} обнаружил связь между углекислым газом и угольной кислотой гораздо раньше. В 1823 году [[Дэви, Гемфри|Гэмфри Дэви]] и Майкл Фарадей [[Сжижение газов| |
[[Пристли, Джозеф|Джозефу Пристли]] удалось создать первую [[Газированная вода|газированную воду]] в 1772 году, переведя серную кислоту в известковый раствор и растворив полученный диоксид углерода в стакане с водой<ref>{{Статья|ссылка=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1772.0021|автор=Joseph Priestley|заглавие=XIX. Observations on different kinds of air.|год=1772-01-01|издание=Philosophical Transactions of the Royal Society of London|том=62|страницы=147–264|doi=10.1098/rstl.1772.0021|archivedate=2020-10-12|archiveurl=https://web.archive.org/web/20201012052748/https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1772.0021| issn = 0261-0523}}</ref>. Однако {{iw|Браунригг, Уильям|Уильям Браунригг|en|William Brownrigg}} обнаружил связь между углекислым газом и угольной кислотой гораздо раньше. В 1823 году [[Дэви, Гемфри|Гэмфри Дэви]] и Майкл Фарадей [[Сжижение газов|сжижали]] углекислый газ, увеличив давление<ref>{{Статья|ссылка=https://doi.org/10.1098/rstl.1823.0020|заглавие=XVIII. On the application of liquids formed by the condensation of gases as mechanical agents|год=1823-12-31|язык=EN|издание=Philosophical Transactions of the Royal Society of London|том=113|страницы=199–205|issn=0261-0523, 2053-9223|doi=10.1098/rstl.1823.0020}}</ref>. Первое описание твёрдого углекислого газа принадлежит [[Тилорье, Адриен-Жан-Пьер|Адриену Тилорье]], который открыл в [[1834 год]]у герметичный контейнер с жидким углекислым газом и обнаружил, что при самопроизвольном испарении происходит охлаждение, с образованием в результате твёрдого СО<sub>2</sub><ref>{{Статья|ссылка=https://doi.org/10.3917/balz.004.0251|автор=Joost Mertens|заглавие=Du côté d'un chimiste nommé Thilorier|год=2003|издание=L'Année balzacienne|том=4|выпуск=1|страницы=251|issn=0084-6473|doi=10.3917/balz.004.0251}}</ref>. |
||
== Нахождение в природе == |
== Нахождение в природе == |
||
{{Основная статья|Геохимический цикл углерода}} |
{{Основная статья|Углекислый газ в атмосфере Земли|Геохимический цикл углерода}} |
||
Углекислый газ содержится в [[Атмосфера|атмосфере]], [[Гидросфера|гидросфере]], [[Литосфера|литосфере]] и [[Биосфера|биосфере]]. Обмен углерода между ними происходит в основном за счёт двуокиси углерода. В 2015 году в атмосфере содержалось примерно около 830 гигатонн (830 миллиардов тонн) углерода в форме двуокиси углерода<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/904407580|автор=|заглавие=Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft|ответственный=|год=2015|издание=|место=München|издательство=C.H. Beck|страницы=125|страниц=123-136|isbn=978-3-406-66968-2, 3-406-66968-9}}</ref>. Гидросфера содержит около 38 |
Углекислый газ содержится в [[Атмосфера|атмосфере]], [[Гидросфера|гидросфере]], [[Литосфера|литосфере]] и [[Биосфера|биосфере]]. Обмен углерода между ними происходит в основном за счёт двуокиси углерода. В 2015 году в атмосфере содержалось примерно около 830 гигатонн (830 миллиардов тонн) углерода в форме двуокиси углерода<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/904407580|автор=|заглавие=Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft|ответственный=|год=2015|издание=|место=München|издательство=C.H. Beck|страницы=125|страниц=123-136|isbn=978-3-406-66968-2, 3-406-66968-9}}</ref>. Гидросфера содержит около 38 [[Тера-|тератонн]] углерода в виде физически растворённого диоксида углерода, а также растворённых гидрокарбонатов и карбонатов. Литосфера содержит самую большую долю химически связанного диоксида углерода. Карбонатные породы, такие как кальцит и доломит, содержат около 60 [[Пета-|петатонн]] углерода<ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/495479541|автор=Kappas, M. (Martin)|заглавие=Klimatologie : Klimaforschung im 21. Jahrhundert - Herausforderung für Natur- und Sozialwissenschaften|ответственный=|год=2009|издание=|место=Heidelberg|издательство=Spektrum Akademischer Verlag|страницы=159|страниц=1 online resource|isbn=978-3-8274-2242-2, 3-8274-2242-6}}</ref>. Кроме того, большие количества углерода хранятся в районах вечной мерзлоты, таких как [[Тундра|тундры]] арктических и полярных антарктических регионов, в бореальных хвойных лесах или высоких горах и на болотах<ref>{{Cite web|lang=de|url=https://www.deutschlandfunk.de/permafrost-auf-duennem-eis.740.de.html?dram:article_id=361564|title=Permafrost - Auf dünnem Eis|author=|website=Deutschlandfunk|date=|publisher=|accessdate=2020-09-22|archive-date=2020-10-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20201022144556/https://www.deutschlandfunk.de/permafrost-auf-duennem-eis.740.de.html?dram:article_id=361564|deadlink=no}}</ref><ref>{{Cite web|lang=en|url=https://ipa.arcticportal.org/publications/ipa-country-reports|title=International Permafrost Association Country Reports|author=|website=International Permafrost Association|date=|publisher=|accessdate=2020-09-22|archive-date=2020-08-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20200831220020/https://ipa.arcticportal.org/publications/ipa-country-reports|deadlink=no}}</ref><ref>{{Cite web|lang=de|url=https://www.nabu.de/natur-und-landschaft/moore/moore-und-klimawandel/|title=NABU - Moore und Klimawandel|website=[[Naturschutzbund Deutschland|NABU - Naturschutzbund Deutschland e.V.]]|accessdate=2020-09-22|archive-date=2021-01-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20210120075305/https://www.nabu.de/natur-und-landschaft/moore/moore-und-klimawandel/|deadlink=no}}</ref>. |
||
== Свойства == |
== Свойства == |
||
Строка 135: | Строка 135: | ||
[[Файл:Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram-ru.svg|thumb|Фазовая диаграмма диоксида углерода. В области давлений ниже давления в тройной точке на диаграмме имеется только линия сублимации, то есть твёрдый и жидкий диоксид углерода сосуществовать не могут. Это объясняет, почему при атмосферном давлении сухой лёд не плавясь возгоняется и превращается сразу в углекислый газ]] |
[[Файл:Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram-ru.svg|thumb|Фазовая диаграмма диоксида углерода. В области давлений ниже давления в тройной точке на диаграмме имеется только линия сублимации, то есть твёрдый и жидкий диоксид углерода сосуществовать не могут. Это объясняет, почему при атмосферном давлении сухой лёд не плавясь возгоняется и превращается сразу в углекислый газ]] |
||
Диоксид |
Диоксид углерода (углекислый газ) — бесцветный газ, при малых концентрациях в воздухе не имеет запаха, при больших концентрациях имеет характерный кисловатый запах [[Газированная вода|газированной воды]]. Тяжелее воздуха приблизительно в 1,5 раза. |
||
Молекула углекислого газа линейна, расстояние от центра центрального атома углерода до центров двух атомов кислорода 116,3 пм. |
Молекула углекислого газа линейна, расстояние от центра центрального атома углерода до центров двух атомов кислорода 116,3 пм. |
||
При температуре −78, |
При температуре −78,3 °С кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «[[Сухой лёд|сухого льда]]». Сухой лёд при атмосферном давлении не плавится, а испаряется, не переходя в жидкое состояние, температура [[Сублимация (физика)|сублимации]] −78 °С. [[Жидкий диоксид углерода]] можно получить при [[Сжимаемость|повышении давления]]. Так, при температуре 20 °С и давлении свыше 6 [[Паскаль (единица измерения)|МПа]] (~60 [[Атмосфера (единица измерения)|атм]]) газ сгущается в бесцветную жидкость. В [[Тлеющий разряд|тлеющем электрическом разряде]] светится характерным бело-зелёным светом. |
||
Негорюч, но в его атмосфере может поддерживаться горение активных металлов, например, [[Щелочные металлы|щелочных металлов]] и щёлочноземельных — [[магний|магния]], [[Кальций|кальция]], [[Барий|бария]]. |
Негорюч, но в его атмосфере может поддерживаться горение активных металлов, например, [[Щелочные металлы|щелочных металлов]] и щёлочноземельных — [[магний|магния]], [[Кальций|кальция]], [[Барий|бария]]. |
||
Углекислый газ образуется при [[Гниение|гниении]] и [[Горение|горении]] органических веществ. Содержится в воздухе и [[Минеральные источники|минеральных источниках]], выделяется при [[Дыхание|дыхании]] животных и растений. Растворим в воде (0,738 объёмов углекислого газа в одном объёме воды при |
Углекислый газ образуется при [[Гниение|гниении]] и [[Горение|горении]] органических веществ. Содержится в воздухе и [[Минеральные источники|минеральных источниках]], выделяется при [[Дыхание|дыхании]] животных и растений. Растворим в воде (0,738 объёмов углекислого газа в одном объёме воды при 15 °С). |
||
=== Химические === |
=== Химические === |
||
По химическим свойствам диоксид углерода относится к [[Кислотные оксиды|кислотным оксидам]]. При [[раствор]]ении в воде образует нестойкую [[Угольная кислота|угольную кислоту]]. Реагирует со [[Щёлочи| |
По химическим свойствам диоксид углерода относится к [[Кислотные оксиды|кислотным оксидам]]. При [[раствор]]ении в воде образует нестойкую [[Угольная кислота|угольную кислоту]]. Реагирует со [[Щёлочи|щелочами]] с образованием её солей — [[Карбонаты|карбонатов]] и [[Гидрокарбонаты|гидрокарбонатов]]. Вступает в реакции [[Реакции электрофильного замещения|электрофильного замещения]] (например, с [[фенол]]ом) и [[Реакции нуклеофильного присоединения|нуклеофильного присоединения]] (например, с [[Металлоорганические соединения|магнийорганическими соединениями]]). |
||
Оксид углерода(IV) останавливает [[горение]], вытесняя кислород из зоны реакции. В нём горят только некоторые активные металлы<ref>''Егоров А. С.'' Репетитор по химии — Ростов-на-Дону: «Феникс», 2009.</ref>: |
Оксид углерода(IV) останавливает [[горение]], вытесняя кислород из зоны реакции. В нём горят только некоторые активные металлы<ref>''Егоров А. С.'' Репетитор по химии — Ростов-на-Дону: «Феникс», 2009.</ref>: |
||
Строка 159: | Строка 159: | ||
: <chem>CO2 \uparrow + H2O \rightleftarrows H2CO3</chem>. |
: <chem>CO2 \uparrow + H2O \rightleftarrows H2CO3</chem>. |
||
Реагирует со |
Реагирует со щелочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов: |
||
: <chem>Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 v + H2O</chem> (качественная реакция на углекислый газ), |
: <chem>Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 v + H2O</chem> (качественная реакция на углекислый газ), |
||
Строка 165: | Строка 165: | ||
=== Биологические === |
=== Биологические === |
||
[[Файл:Fill a gas jar with expired air.png|мини|Во вдыхаемом человеком воздухе углекислый газ практически отсутствует, а в выдыхаемом воздухе его содержится около 4 |
[[Файл:Fill a gas jar with expired air.png|мини|Во вдыхаемом человеком воздухе углекислый газ практически отсутствует, а в выдыхаемом воздухе его содержится около 4 % (объёмных)]] |
||
[[Человеческое тело|Организм человека]] выделяет приблизительно 1 кг углекислого газа в сутки<ref>{{cite web |url=http://www.epa.gov/climatechange/fq/emissions.html |title=7. How much carbon dioxide do humans contribute through breathing? |subtitle=Frequent Questions - Emissions |lang=en |website=[[Агентство по охране окружающей среды США|US EPA]] |accessdate=2019-12-04 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110202140715/http://www.epa.gov/climatechange/fq/emissions.html |archivedate=2011-02-02}}</ref>. |
[[Человеческое тело|Организм человека]] выделяет приблизительно 1 кг углекислого газа в сутки<ref>{{cite web |url=http://www.epa.gov/climatechange/fq/emissions.html |title=7. How much carbon dioxide do humans contribute through breathing? |subtitle=Frequent Questions - Emissions |lang=en |website=[[Агентство по охране окружающей среды США|US EPA]] |accessdate=2019-12-04 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110202140715/http://www.epa.gov/climatechange/fq/emissions.html |archivedate=2011-02-02}}</ref>. |
||
Этот углекислый газ переносится от тканей, где он образуется в качестве одного из конечных продуктов [[метаболизм]]а, по [[Вена (анатомия)|венозной системе]] и затем выделяется с выдыхаемым воздухом через [[лёгкие]]. Таким образом, содержание углекислого газа в [[Кровь|крови]] велико в венозной системе, уменьшается в капиллярной сети лёгких, и мало в [[Артериальная кровь|артериальной крови]]. Содержание углекислого газа в пробе крови часто выражают в терминах [[Парциальное давление|парциального давления]], то есть давления, которое бы имел содержащийся в пробе крови в данном количестве углекислый газ, если бы весь объём пробы крови занимал только он<ref>{{книга |заглавие=Chemistry |издательство=Cliffs Notes |год=2005 |isbn=0-7645-7419-1 |язык=en |автор=Charles Henrickson}}</ref>. |
Этот углекислый газ переносится от тканей, где он образуется в качестве одного из конечных продуктов [[метаболизм]]а, по [[Вена (анатомия)|венозной системе]] и затем выделяется с выдыхаемым воздухом через [[лёгкие]]. Таким образом, содержание углекислого газа в [[Кровь|крови]] велико в венозной системе, уменьшается в капиллярной сети лёгких, и мало в [[Артериальная кровь|артериальной крови]]. Содержание углекислого газа в пробе крови часто выражают в терминах [[Парциальное давление|парциального давления]], то есть давления, которое бы имел содержащийся в пробе крови в данном количестве углекислый газ, если бы весь объём пробы крови занимал только он<ref>{{книга |заглавие=Chemistry |ссылка=https://archive.org/details/chemistry00henr |издательство=Cliffs Notes |год=2005 |isbn=0-7645-7419-1 |язык=en |автор=Charles Henrickson}}</ref>. |
||
Содержание углекислого газа в крови человека приблизительно таково: |
Содержание углекислого газа в крови человека приблизительно таково: |
||
Строка 188: | Строка 188: | ||
[[Гемоглобин]], основной кислород-транспортирующий белок [[Эритроциты|эритроцитов]] крови, способен транспортировать как [[кислород]], так и углекислый газ. Однако углекислый газ связывается с гемоглобином в ином месте, чем кислород. Он связывается с N-терминальными концами цепей [[глобин]]а, а не с [[Гем (биохимия)|гемом]]. Однако благодаря аллостерическим эффектам, которые приводят к изменению [[конфигурации молекулы]] гемоглобина при связывании, связывание углекислого газа понижает способность кислорода к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении кислорода, и наоборот — связывание кислорода с гемоглобином понижает способность углекислого газа к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении углекислого газа. Помимо этого, способность гемоглобина к преимущественному связыванию с кислородом или с углекислым газом зависит также и от [[pH]] среды. Эти особенности очень важны для успешного захвата и транспорта кислорода из [[Лёгкие|лёгких]] в ткани и его успешного высвобождения в тканях, а также для успешного захвата и транспорта углекислого газа из тканей в лёгкие и его высвобождения там. |
[[Гемоглобин]], основной кислород-транспортирующий белок [[Эритроциты|эритроцитов]] крови, способен транспортировать как [[кислород]], так и углекислый газ. Однако углекислый газ связывается с гемоглобином в ином месте, чем кислород. Он связывается с N-терминальными концами цепей [[глобин]]а, а не с [[Гем (биохимия)|гемом]]. Однако благодаря аллостерическим эффектам, которые приводят к изменению [[конфигурации молекулы]] гемоглобина при связывании, связывание углекислого газа понижает способность кислорода к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении кислорода, и наоборот — связывание кислорода с гемоглобином понижает способность углекислого газа к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении углекислого газа. Помимо этого, способность гемоглобина к преимущественному связыванию с кислородом или с углекислым газом зависит также и от [[pH]] среды. Эти особенности очень важны для успешного захвата и транспорта кислорода из [[Лёгкие|лёгких]] в ткани и его успешного высвобождения в тканях, а также для успешного захвата и транспорта углекислого газа из тканей в лёгкие и его высвобождения там. |
||
Углекислый газ является одним из важнейших [[Нейромедиатор|медиаторов]] [[Гомеостаз|ауторегуляции]] кровотока. Он является мощным [[вазодилатация|вазодилататором]]. Соответственно, если уровень углекислого газа в ткани или в крови повышается (например, вследствие интенсивного метаболизма — вызванного, скажем, [[Труд|физической нагрузкой]], [[воспаление]]м, [[Травма|повреждением тканей]], или вследствие затруднения кровотока, [[Ишемия|ишемии]] ткани), то [[капилляры]] расширяются, что приводит к увеличению кровотока и соответственно к увеличению доставки к тканям кислорода и транспорта из тканей накопившейся углекислоты. Кроме того, углекислый газ в определённых концентрациях (повышенных, но ещё не достигающих токсических значений) оказывает положительное инотропное и хронотропное действие на [[миокард]] и повышает его чувствительность к [[адреналин]]у, что приводит к увеличению силы и [[Частота сердечных сокращений|частоты сердечных сокращений]], величины сердечного выброса и, как следствие, ударного и [[Минутный |
Углекислый газ является одним из важнейших [[Нейромедиатор|медиаторов]] [[Гомеостаз|ауторегуляции]] кровотока. Он является мощным [[вазодилатация|вазодилататором]]. Соответственно, если уровень углекислого газа в ткани или в крови повышается (например, вследствие интенсивного метаболизма — вызванного, скажем, [[Труд|физической нагрузкой]], [[воспаление]]м, [[Травма|повреждением тканей]], или вследствие затруднения кровотока, [[Ишемия|ишемии]] ткани), то [[капилляры]] расширяются, что приводит к увеличению кровотока и соответственно к увеличению доставки к тканям кислорода и транспорта из тканей накопившейся углекислоты. Кроме того, углекислый газ в определённых концентрациях (повышенных, но ещё не достигающих токсических значений) оказывает положительное инотропное и хронотропное действие на [[миокард]] и повышает его чувствительность к [[адреналин]]у, что приводит к увеличению силы и [[Частота сердечных сокращений|частоты сердечных сокращений]], величины сердечного выброса и, как следствие, ударного и [[Минутный объём кровообращения|минутного объёма крови]]. Это также способствует коррекции тканевой [[Гипоксия|гипоксии]] и [[Гиперкапния|гиперкапнии]] (повышенного уровня углекислоты){{Нет АИ|22|4|2020}}. |
||
Ионы гидрокарбоната очень важны для регуляции pH крови и поддержания нормального [[Кислотно-основное равновесие|кислотно-щелочного равновесия]]. Частота дыхания влияет на содержание углекислого газа в крови. Слабое или замедленное дыхание вызывает респираторный [[ацидоз]], в то время как учащённое и чрезмерно глубокое дыхание приводит к [[Гипервентиляция|гипервентиляции]] и развитию респираторного [[алкалоз]]а. |
Ионы гидрокарбоната очень важны для регуляции pH крови и поддержания нормального [[Кислотно-основное равновесие|кислотно-щелочного равновесия]]. Частота дыхания влияет на содержание углекислого газа в крови. Слабое или замедленное дыхание вызывает респираторный [[ацидоз]], в то время как учащённое и чрезмерно глубокое дыхание приводит к [[Гипервентиляция|гипервентиляции]] и развитию респираторного [[алкалоз]]а. |
||
Кроме того, углекислый газ также важен в регуляции дыхания. Хотя организм человека требует кислорода для обеспечения метаболизма, низкое содержание кислорода в крови или в тканях обычно не стимулирует дыхание (вернее, стимулирующее влияние нехватки кислорода на дыхание слишком слабо и «включается» поздно, при очень низких уровнях кислорода в крови, при которых человек нередко уже [[Обморок|теряет сознание]]). В норме дыхание стимулируется повышением уровня углекислого газа в крови. Дыхательный центр гораздо более чувствителен к повышению уровня углекислого газа, чем к нехватке кислорода. Как следствие этого, дыхание сильно разрежённым воздухом (с низким парциальным давлением кислорода) или газовой смесью, вообще не содержащей кислорода (например, 100 % азотом или 100 % закисью азота) может быстро привести к потере сознания без возникновения ощущения нехватки воздуха (поскольку уровень углекислоты в крови не повышается, ибо ничто не препятствует её выдыханию). Это особенно опасно для пилотов [[Военно-воздушные силы|военных самолётов]], летающих на больших высотах (в случае аварийной [[Разгерметизация|разгерметизации]] кабины пилоты могут быстро потерять сознание). Эта особенность системы регуляции дыхания также является причиной того, почему в [[Пассажирский самолёт|самолётах]] [[стюард]]ессы инструктируют пассажиров в случае разгерметизации салона самолёта в первую очередь надевать [[Кислородное оборудование|кислородную маску]] самим, прежде чем пытаться помочь кому-либо ещё — делая это, помогающий рискует быстро потерять сознание сам, причём даже не ощущая до последнего момента какого-либо [[Боль|дискомфорта]] и потребности в кислороде<ref name='solarnav' />. |
Кроме того, углекислый газ также важен в регуляции дыхания. Хотя организм человека требует кислорода для обеспечения метаболизма, низкое содержание кислорода в крови или в тканях обычно не стимулирует дыхание (вернее, стимулирующее влияние нехватки кислорода на дыхание слишком слабо и «включается» поздно, при очень низких уровнях кислорода в крови, при которых человек нередко уже [[Обморок|теряет сознание]]). В норме дыхание стимулируется повышением уровня углекислого газа в крови. Дыхательный центр гораздо более чувствителен к повышению уровня углекислого газа, чем к нехватке кислорода. Как следствие этого, дыхание сильно разрежённым воздухом (с низким парциальным давлением кислорода) или газовой смесью, вообще не содержащей кислорода (например, 100 % азотом или 100 % закисью азота) может быстро привести к потере сознания без возникновения ощущения нехватки воздуха (поскольку уровень углекислоты в крови не повышается, ибо ничто не препятствует её выдыханию). Это особенно опасно для пилотов [[Военно-воздушные силы|военных самолётов]], летающих на больших высотах (в случае аварийной [[Разгерметизация|разгерметизации]] кабины пилоты могут быстро потерять сознание). Эта особенность системы регуляции дыхания также является причиной того, почему в [[Пассажирский самолёт|самолётах]] [[стюард]]ессы инструктируют пассажиров в случае разгерметизации салона самолёта в первую очередь надевать [[Кислородное оборудование|кислородную маску]] самим, прежде чем пытаться помочь кому-либо ещё — делая это, помогающий рискует быстро потерять сознание сам, причём даже не ощущая до последнего момента какого-либо [[Боль|дискомфорта]] и потребности в кислороде<ref name='solarnav' />. |
||
[[Файл:CO2Mini monitor TFA Dostmann.jpg|thumb|Датчик содержания углекислого газа в помещении]] |
|||
Углекислый газ накапливается в помещении при недостаточной [[вентиляция|вентиляции]]. При содержании его в воздухе выше 1000 ppm, то есть 0,1% объёмной концентрации, человек ощущает вялость, затруднённое дыхание («духота»). Превышением по санитарным нормативам считается уровень выше 1400 ppm. При таком показателе уже трудно выполнять работу, трудно нормально засыпать. При уровне более 3000 ppm (0,3%) человек испытывает тошноту, учащается пульс<ref>{{Cite web |url=https://izmerkon.ru/podderzhka/publikaczii/normy-so2.html |title=Допустимое содержание СО2 в помещениях |access-date=2022-10-25 |archive-date=2022-10-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20221025171443/https://izmerkon.ru/podderzhka/publikaczii/normy-so2.html |deadlink=no }}</ref>. Углекислый газ при концентрации его в воздухе 7-10% ({{s|70 000}} — {{s|100 000}} ppm) может привести к удушью и потере сознания даже при присутствии достаточного количества кислорода<ref>{{cite news |publisher=U.S. Environmental Protection Agency |url=http://www.epa.gov/ozone/snap/fire/co2/co2report.html |title=Carbon Dioxide as a Fire Suppressant: Examining the Risks |archive-url=https://web.archive.org/web/20151002093443/http://www.epa.gov/ozone/snap/fire/co2/co2report.html |archive-date=2015-10-02 |accessdate=2012-09-29 }}</ref>. |
|||
Дыхательный центр человека пытается поддерживать парциальное давление углекислого газа в артериальной крови не выше 50 мм ртутного столба. При сознательной гипервентиляции содержание углекислого газа в артериальной крови может снизиться до 10—20 мм ртутного столба, при этом содержание кислорода в крови практически не изменится или увеличится незначительно, а потребность сделать очередной вдох уменьшится как следствие уменьшения стимулирующего влияния углекислого газа на активность дыхательного центра. Это является причиной того, почему после некоторого периода сознательной гипервентиляции легче задержать дыхание надолго, чем без предшествующей гипервентиляции. Такая сознательная гипервентиляция с последующей задержкой дыхания может привести к потере сознания до того, как человек ощутит потребность сделать вдох. В безопасной обстановке такая потеря сознания ничем особенным не грозит (потеряв сознание, человек потеряет и контроль над собой, перестанет задерживать дыхание и сделает вдох, дыхание, а вместе с ним и снабжение мозга кислородом восстановятся, а затем восстановится и сознание). Однако в других ситуациях, например, перед [[ныряние]]м, это может быть опасным (потеря сознания и потребность сделать вдох наступят на глубине, и в отсутствие сознательного контроля в дыхательные пути попадёт вода, что может привести к [[Утопление|утоплению]]){{Нет АИ|30|9|2017}}. Именно поэтому гипервентиляция перед нырянием опасна и не рекомендуется. |
Дыхательный центр человека пытается поддерживать парциальное давление углекислого газа в артериальной крови не выше 50 мм ртутного столба. При сознательной [[гипервентиляция|гипервентиляции]] содержание углекислого газа в артериальной крови может снизиться до 10—20 мм ртутного столба, при этом содержание кислорода в крови практически не изменится или увеличится незначительно, а потребность сделать очередной вдох уменьшится как следствие уменьшения стимулирующего влияния углекислого газа на активность дыхательного центра. Это является причиной того, почему после некоторого периода сознательной гипервентиляции легче задержать дыхание надолго, чем без предшествующей гипервентиляции. Такая сознательная гипервентиляция с последующей задержкой дыхания может привести к потере сознания до того, как человек ощутит потребность сделать вдох. В безопасной обстановке такая потеря сознания ничем особенным не грозит (потеряв сознание, человек потеряет и контроль над собой, перестанет задерживать дыхание и сделает вдох, дыхание, а вместе с ним и снабжение мозга кислородом восстановятся, а затем восстановится и сознание). Однако в других ситуациях, например, перед [[ныряние]]м, это может быть опасным (потеря сознания и потребность сделать вдох наступят на глубине, и в отсутствие сознательного контроля в дыхательные пути попадёт вода, что может привести к [[Утопление|утоплению]]){{Нет АИ|30|9|2017}}. Именно поэтому гипервентиляция перед нырянием опасна и не рекомендуется. |
||
== Получение == |
== Получение == |
||
Строка 236: | Строка 238: | ||
Углекислота в баллончиках применяется в [[пневматическое оружие|пневматическом оружии]] (в [[газобаллонная пневматика|газобаллонной пневматике]]) и в качестве источника энергии для двигателей в [[Авиамодельный спорт|авиамоделировании]]. |
Углекислота в баллончиках применяется в [[пневматическое оружие|пневматическом оружии]] (в [[газобаллонная пневматика|газобаллонной пневматике]]) и в качестве источника энергии для двигателей в [[Авиамодельный спорт|авиамоделировании]]. |
||
Хранение углекислоты в стальном [[Газовый баллон|баллоне]] в сжиженном состоянии выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру + |
Хранение углекислоты в стальном [[Газовый баллон|баллоне]] в сжиженном состоянии выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. В стандартный 40-литровый баллон заливают около 20 кг сжиженного углекислого газа, и при комнатной температуре в баллоне будет находиться жидкая фаза, а давление составит примерно 6 МПа (60 кгс/см<sup>2</sup>). Если температура будет выше +31 °С, то углекислота перейдёт в [[Сверхкритическая жидкость|сверхкритическое состояние]] с давлением выше 7,36 МПа. Стандартное рабочее давление для обычного 40-литрового баллона составляет 15 МПа (150 кгс/см<sup>2</sup>), однако он должен безопасно выдерживать давление в 1,5 раза выше, то есть 22,5 МПа, — таким образом, работа с подобными баллонами может считаться вполне безопасной. |
||
Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве [[хладагент]]а в |
Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве [[хладагент]]а в лабораторных исследованиях, в [[Розничная торговля|розничной торговле]], при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при их посадке внатяжку) и так далее. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются [[углекислотная установка|углекислотные установки]]. |
||
== Методы регистрации == |
== Методы регистрации == |
||
Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при [[Искусственное дыхание|искусственной вентиляции лёгких]] и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации СО<sub>2</sub> в атмосфере используется для экологических и [[Научное исследование|научных исследований]], для изучения [[Парниковый эффект|парникового эффекта]]. |
Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при [[Искусственное дыхание|искусственной вентиляции лёгких]] и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации СО<sub>2</sub> в атмосфере используется для экологических и [[Научное исследование|научных исследований]], для изучения [[Парниковый эффект|парникового эффекта]]. |
||
Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов основанных на принципе [[Инфракрасная спектроскопия|инфракрасной спектроскопии]] и других [[Газоизмерительная система|газоизмерительных систем]]. Медицинский [[газоанализатор]] для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется [[капнограф]]. Для измерения низких концентраций СО<sub>2</sub> (а также [[Монооксид углерода|CO]]) в технологических газах или в атмосферном воздухе можно использовать [[Газовая хроматография|газохроматографический]] метод с [[метанатор]]ом и регистрацией на [[Пламенно-ионизационный детектор|пламенно-ионизационном детекторе]]<ref>{{cite web |url=http://docs.cntd.ru/document/1200068106 |title=ГОСТ 31371.6-2008 (ИСО 6974-6:2002). Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределённости. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C<sub>1</sub> — C<sub>8</sub> с использованием трёх капиллярных колонок |lang=ru |website=Docs.cntd.ru |description={{М.}}: Стандартинформ, 2009.</small>'' |accessdate=2019-12-04 |archive-date=2019-12-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191204111452/http://docs.cntd.ru/document/1200068106 |deadlink=no }}</ref>. |
Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов, основанных на принципе [[Инфракрасная спектроскопия|инфракрасной спектроскопии]] и других [[Газоизмерительная система|газоизмерительных систем]]. Медицинский [[газоанализатор]] для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется [[капнограф]]. Для измерения низких концентраций СО<sub>2</sub> (а также [[Монооксид углерода|CO]]) в технологических газах или в атмосферном воздухе можно использовать [[Газовая хроматография|газохроматографический]] метод с [[метанатор]]ом и регистрацией на [[Пламенно-ионизационный детектор|пламенно-ионизационном детекторе]]<ref>{{cite web |url=http://docs.cntd.ru/document/1200068106 |title=ГОСТ 31371.6-2008 (ИСО 6974-6:2002). Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределённости. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C<sub>1</sub> — C<sub>8</sub> с использованием трёх капиллярных колонок |lang=ru |website=Docs.cntd.ru |description={{М.}}: Стандартинформ, 2009.</small>'' |accessdate=2019-12-04 |archive-date=2019-12-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191204111452/http://docs.cntd.ru/document/1200068106 |deadlink=no }}</ref>. |
||
[[Файл:Mauna Loa Carbon Dioxide-ru.svg|thumbnail|right|280px|Изменения концентрации атмосферного углекислого газа ([[Килинга график|кривая Килинга]]). Измерения в обсерватории на горе [[Мауна-Лоа]], [[Гавайи]].]] |
[[Файл:Mauna Loa Carbon Dioxide-ru.svg|thumbnail|right|280px|Изменения концентрации атмосферного углекислого газа ([[Килинга график|кривая Килинга]]). Измерения в обсерватории на горе [[Мауна-Лоа]], [[Гавайи]].]] |
||
Ежегодные колебания концентрации атмосферной углекислоты на планете определяются, главным образом, растительностью средних (40—70°) широт Северного полушария. |
Ежегодные колебания концентрации атмосферной углекислоты на планете определяются, главным образом, растительностью средних (40—70°) широт Северного полушария. |
||
[[Вегетация]] в [[Тропики|тропиках]] практически не зависит от [[Времена года|сезона]], сухой пояс [[Пустыни|пустынь]] 20—30° (обоих полушарий) даёт малый вклад в круговорот углекислоты, а полосы [[Суша|суши]], наиболее покрытые растительностью, расположены на Земле асимметрично (в [[Южное полушарие|Южном полушарии]] в средних широтах находится [[океан]]). <br> |
[[Вегетация]] в [[Тропики|тропиках]] практически не зависит от [[Времена года|сезона]], сухой пояс [[Пустыни|пустынь]] 20—30° (обоих полушарий) даёт малый вклад в круговорот углекислоты, а полосы [[Суша|суши]], наиболее покрытые растительностью, расположены на Земле асимметрично (в [[Южное полушарие|Южном полушарии]] в средних широтах находится [[океан]]). <br> |
||
Поэтому с [[март]]а по [[сентябрь]] вследствие [[фотосинтез]]а содержание СО<sub>2</sub> в атмосфере падает, а с [[Октябрь|октября]] по [[февраль]] — повышается. Вклад в зимний прирост дают как окисление древесины (гетеротрофное [[Дыхание|дыхание растений]], [[гниение]], разложение [[гумус]]а, [[лесные пожары]]), так и сжигание [[Ископаемое топливо|ископаемого топлива]] ([[ископаемый уголь|угля]], [[нефть|нефти]], [[газ]]а), заметно увеличивающееся в [[Зима|зимний сезон]]<ref name="BL">''Бялко |
Поэтому с [[март]]а по [[сентябрь]] вследствие [[фотосинтез]]а содержание СО<sub>2</sub> в атмосфере падает, а с [[Октябрь|октября]] по [[февраль]] — повышается. Вклад в зимний прирост дают как окисление древесины (гетеротрофное [[Дыхание|дыхание растений]], [[гниение]], разложение [[гумус]]а, [[лесные пожары]]), так и сжигание [[Ископаемое топливо|ископаемого топлива]] ([[ископаемый уголь|угля]], [[нефть|нефти]], [[газ]]а), заметно увеличивающееся в [[Зима|зимний сезон]]<ref name="BL">''Бялко А. В.'' Растения убыстряют рост // Природа. — 1996. — № 10. (по {{cite journal |author=Keeling C.D., Whorf Т.P., Wahlen M., van der Plicht J. |title=Interannual extremes in the rate of rise of atmospheric carbon dioxide since 1980 |journal=Nature |date=1995 |volume=375 |issue=6533 |pages=666-670 |doi=10.1038/375666a0 |bibcode=1995Natur.375..666K}})</ref>. |
||
Большое количество углекислоты растворено в океане. |
Большое количество углекислоты растворено в океане. |
||
Строка 254: | Строка 256: | ||
== Физиологическое действие == |
== Физиологическое действие == |
||
Углекислый газ |
Углекислый газ<ref>{{Cite web |url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5380556/ |title=Carbon dioxide poisoning: a literature review of an often forgotten cause of intoxication in the emergency department<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2020-03-03 |archive-date=2020-11-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201101062400/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5380556/ |deadlink=no }}</ref> [[Токсичность|нетоксичен]], однако при вдыхании его повышенных концентраций в воздухе по воздействию на воздуходышащие живые организмы его относят к {{не переведено 3|Удушающие газы|удушающим газам|en|Asphyxiant gas}}. |
||
В соответствии с ГОСТом 12.1.007-76 диоксид углерода относится к |
В соответствии с ГОСТом 12.1.007-76 диоксид углерода относится к вредным веществам IV [[класс опасности|класса опасности]]<ref>ГОСТ 12.1.005-76. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования</ref><ref>{{cite web |url=https://docs.cntd.ru/document/1200005325 |title=ГОСТ 8050-85 Двуокись углерода |access-date=2023-05-20 |archive-date=2023-05-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230520213010/https://docs.cntd.ru/document/1200005325 |deadlink=no }}</ref>. |
||
Растворённый в крови углекислый газ активирует дыхательный центр мозга в физиологических и несколько повышенных концентрациях. Незначительные повышения концентрации, вплоть до 0, |
Растворённый в крови углекислый газ активирует дыхательный центр мозга в физиологических и несколько повышенных концентрациях. Незначительные повышения концентрации, вплоть до 0,2—0,4 % (2000—4000 ppm), в помещениях приводят к развитию у людей [[Гиперсомния|сонливости]] и слабости. В значительно более высоких концентрациях он приводит к снижению или устранению рефлекторного респираторного раздражителя, сначала к угнетению дыхания и, наконец, к остановке дыхания<ref>{{Cite web|url=http://www.tk-online.de/tk/behandeln-a-z/r/rauchvergiftungen/148778|title=Rauchvergiftungen/Vergiftungen durch Gase (TK)|website=web.archive.org|date=2010-06-04|accessdate=2020-09-22|archive-date=2010-06-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20100604073355/http://www.tk-online.de/tk/behandeln-a-z/r/rauchvergiftungen/148778|deadlink=yes}}</ref>. От 5 % углекислого газа во вдыхаемом воздухе возникают головные боли и головокружение, при более высоких концентрациях учащённое сердцебиение ([[тахикардия]]), повышение артериального давления, одышка и потеря сознания, так называемая [[углекислотная анестезия]]. Концентрация углекислого [[газ]]а свыше 8 % приводит к отравлению с последующим смертельным [[исход]]ом в течение 30-60 минут<ref>{{Cite web|lang=de|url=https://www.drk.de/hilfe-in-deutschland/erste-hilfe/vergiftungen-und-hilfe-bei-erbrechen/|title=Vergiftungen und Hilfe bei Erbrechen - Erste Hilfe|author=Deutsches Rotes Kreuz|website=DRK e.V.|date=2020-06-17|accessdate=2020-09-22|archive-date=2020-10-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20201023060242/https://www.drk.de/hilfe-in-deutschland/erste-hilfe/vergiftungen-und-hilfe-bei-erbrechen/|deadlink=no}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://senseair.se/wp-content/uploads/2011/12/carbon_dioxide.pdf|title=Carbon Dioxide - Life and Death|website=web.archive.org|date=2013-05-22|accessdate=2020-09-22|archive-date=2013-05-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20130522011323/http://senseair.se/wp-content/uploads/2011/12/carbon_dioxide.pdf|deadlink=yes}}</ref>. Накопление углекислого газа в крови называется [[Гиперкапния|гиперкапнией]]. |
||
Для помещений нормальным является уровень CO<sub>2</sub> около 600 ppm (частей на миллион). Повышенные концентрации углекислого газа снижают [[Чувствительность человека|когнитивные способности]] людей. Уже при 1200 ppm расширяются кровеносные сосуды в мозге, снижается активность нейронов и уменьшается объём коммуникации между регионами мозга<ref name="Greenwood,2019">{{Публикация|статья|заглавие=Is Conference Room Air Making You Dumber? |
Для помещений нормальным является уровень CO<sub>2</sub> около 600 ppm (частей на миллион). Повышенные концентрации углекислого газа снижают [[Чувствительность человека|когнитивные способности]] людей. Уже при 1200 ppm расширяются кровеносные сосуды в мозге, снижается активность нейронов и уменьшается объём коммуникации между регионами мозга<ref name="Greenwood,2019">{{Публикация|1=статья|заглавие=Is Conference Room Air Making You Dumber?|год=2019|автор=Greenwood|язык=en|издание=The New York Times|автор имя=Veronique|тип=газ|месяц=5|день=6|ссылка=https://www.nytimes.com/2019/05/06/health/conference-room-air.html|архив дата=2020-01-21|архив=https://web.archive.org/web/20200121185746/https://www.nytimes.com/2019/05/06/health/conference-room-air.html}}</ref>. В [[Класс (помещение)|школьных классах]] типичной является концентрация 2000—2500, а общий разброс значений — от 1000 до 6000, это вызывает обеспокоенность у исследователей<ref name="Berkeley Lab">{{Публикация |1=статья |часть=Ventilation rates and carbon dioxide concentrations in schools |заглавие=Ventilation with Outdoor Air |издание=Berkeley Lab |год=2019 |язык=en |тип=[сайт] |ссылка=https://iaqscience.lbl.gov/topic/ventilation-outdoor-air |архив дата=2020-01-11 |архив=https://web.archive.org/web/20200111093445/https://iaqscience.lbl.gov/topic/ventilation-outdoor-air }}</ref>, поскольку выявлено снижение результатов учеников, выполняющих тестовые задания в душных помещениях<ref name="Сорокин,2020">{{Публикация |1=статья |автор имя=Андрей |автор=Сорокин |заглавие=«Глобальное потепление отупляет. От этого уже страдают школьники и офисные работники» |год=2020 |месяц=01 |день=7 |издание=Republic |тип=[сайт] |ссылка=https://republic.ru/posts/95561 |архив дата=2020-01-11 |архив=https://web.archive.org/web/20200111093936/https://republic.ru/posts/95561 }}</ref>. |
||
{| class="wikitable" |
{| class="wikitable" |
||
|+ |
|+ |
||
Строка 282: | Строка 284: | ||
|- |
|- |
||
|Лёгкое отравление, учащается пульс и частота дыхания, тошнота и рвота |
|Лёгкое отравление, учащается пульс и частота дыхания, тошнота и рвота |
||
|30 |
|30 000 |
||
|- |
|- |
||
|Добавляется головная боль и лёгкое нарушение сознания |
|Добавляется головная боль и лёгкое нарушение сознания |
||
|50 |
|50 000 |
||
|- |
|- |
||
|Потеря сознания, в дальнейшем — отравление с последующим смертельным исходом |
|Потеря сознания, в дальнейшем — отравление с последующим смертельным исходом |
||
|100 |
|100 000 |
||
|} |
|} |
||
Вдыхание воздуха с повышенной концентрацией этого газа не приводит к долговременным [[расстройства]]м здоровья. После удаления пострадавшего из атмосферы с высокой концентрацией углекислого газа быстро наступает полное [[Восстановление (химия)|восстановление]] здоровья и самочувствия<ref name="Glatte Jr H. A., Motsay G. J., Welch B. E. 1967">{{ref en}} {{статья |заглавие=Carbon Dioxide Tolerance Studies |том=SAM—TR—67—77 |издание=Brooks AFB, TX School of Aerospace Medicine Technical Report |ссылка=http://archive.rubicon-foundation.org/6045 |accessdate=2008-05-02 |язык=en |автор=Glatte Jr H. A., Motsay G. J., Welch B. E. |год=1967 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080509072828/http://archive.rubicon-foundation.org/6045 |archivedate=2008-05-09 }}</ref>. |
Вдыхание воздуха с повышенной концентрацией этого газа не приводит к долговременным [[расстройства]]м здоровья. После удаления пострадавшего из атмосферы с высокой концентрацией углекислого газа быстро наступает полное [[Восстановление (химия)|восстановление]] здоровья и самочувствия<ref name="Glatte Jr H. A., Motsay G. J., Welch B. E. 1967">{{ref en}} {{статья |заглавие=Carbon Dioxide Tolerance Studies |том=SAM—TR—67—77 |издание=Brooks AFB, TX School of Aerospace Medicine Technical Report |ссылка=http://archive.rubicon-foundation.org/6045 |accessdate=2008-05-02 |язык=en |автор=Glatte Jr H. A., Motsay G. J., Welch B. E. |год=1967 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080509072828/http://archive.rubicon-foundation.org/6045 |archivedate=2008-05-09 }}</ref>. |
||
Рекомендуемая [[ПДК]] в воздухе рабочей зоны для диоксида [[углерод]]а составляет 9000 мг/м<sup>3</sup> |
Рекомендуемая [[ПДК]] в воздухе рабочей зоны для диоксида [[углерод]]а составляет 9000 мг/м<sup>3</sup><ref>ПДК вредных веществ в воздухе рабочих помещений</ref>{{уточнить}}. |
||
== В культуре == |
== В культуре == |
||
* |
* CO<sub>2</sub> — песня [[DJ Smash]] и [[Artik & Asti]]. |
||
== См. также == |
== См. также == |
||
* [[Углекислый газ в атмосфере Земли]] |
* [[Углекислый газ в атмосфере Земли]] |
||
* [[Жидкий диоксид углерода]] |
|||
* [[Угольная кислота]] |
* [[Угольная кислота]] |
||
* [[Выхлопные газы]] |
* [[Выхлопные газы]] |
||
Строка 305: | Строка 308: | ||
* [[Глобальное потепление]] |
* [[Глобальное потепление]] |
||
* [[Торговля эмиссионными квотами]] |
* [[Торговля эмиссионными квотами]] |
||
* [[Монооксид углерода]] |
|||
== Примечания == |
== Примечания == |
||
Строка 310: | Строка 314: | ||
== Литература == |
== Литература == |
||
* ''Вукалович |
* ''Вукалович М. П., Алтунин В. В.'' Теплофизические свойства двуокиси углерода. — {{М.}}: [[Атомиздат]], 1965. — 456 с. |
||
* ''Гродник |
* ''Гродник М. Г., Величанский А. Я.'' Проектирование и эксплуатация [[Углекислотная установка|углекислотных установок]]. — {{М.}}: [[Пищевая промышленность (издательство)|Пищевая промышленность]], 1966. — 275 с. |
||
* {{статья|автор ={{nobr|Раков Э. Г.}}|заглавие =Углерода диоксид|ссылка = https://bigenc.ru/chemistry/text/4214909|язык =ru|издание =[[Большая российская энциклопедия]]|место =М.|издательство =[[Большая российская энциклопедия (издательство)|Большая российская энциклопедия]]|год =2016|том =32|номер = |страницы =662—663|doi = |ref =''Раков Э. Г.'', Углерода диоксид}} |
* {{статья|автор ={{nobr|Раков Э. Г.}}|заглавие =Углерода диоксид|ссылка = https://old.bigenc.ru/chemistry/text/4214909|язык =ru|издание =[[Большая российская энциклопедия]]|место =М.|издательство =[[Большая российская энциклопедия (издательство)|Большая российская энциклопедия]]|год =2016|том =32|номер = |страницы =662—663|doi = |ref =''Раков Э. Г.'', Углерода диоксид}} |
||
* ''Тезиков |
* ''Тезиков А. Д.'' Производство и применение сухого льда. — {{М.}}: [[Госторгиздат]], 1960. — 128 с. |
||
* ''Талянкер |
* ''Талянкер Ю. Е.'' Особенности хранения баллонов со сжиженным газом // [[Сварочное производство]]. — 1972. — № 11. |
||
== Ссылки == |
== Ссылки == |
||
Строка 321: | Строка 325: | ||
{| class="wikitable" |
{| class="wikitable" |
||
|- |
|- |
||
| [https://archive. |
| [https://archive.today/7SI43/4275040c458fe775afe955567e18ffe4eede4411.jpg Производственная ёмкость со сжиженным углекислым газом] |
||
|- |
|- |
||
| [https://archive. |
| [https://archive.today/QyVh9/4bf51bc159c3c300f8473d36f91d3d0e4267c787.jpg Полуприцеп-цистерна для перевозки сжиженной двуокиси углерода] |
||
|- |
|- |
||
| [https://archive. |
| [https://archive.today/01Ep2/f61cda71a37b2d99c0c47a171866cf7bd2acee07.jpg Баллоны с жидкой углекислотой] |
||
|- |
|- |
||
| [https://archive. |
| [https://archive.today/SH7NA/25163b433c5d5d24c4f1112942b96fb4cd02077f.jpg Бытовая ёмкость со сжиженным углекислым газом] |
||
|- |
|- |
||
| [https://archive. |
| [https://archive.today/WTQdK/d421d48843bdc9c4b7834b52a65ca512cdb0e358.jpg Упаковка бытовых баллончиков со сжиженным углекислым газом] |
||
|- |
|- |
||
| |
| |
||
[https://archive. |
[https://archive.today/c2vck/bb302a86bb116c549937ce1b1ed088904a7562ad.jpg Сифон для газированной воды, использующий баллончик со сжиженным углекислым газом] |
||
|} |
|} |
||
{{конец скрытого блока}} |
{{конец скрытого блока}} |
Текущая версия от 21:35, 29 сентября 2024
Диоксид углерода | |||
---|---|---|---|
| |||
Общие | |||
Систематическое наименование |
Оксид углерода(IV) | ||
Традиционные названия |
углекислый газ диоксид углерода углекислота двуокись углерода сухой лёд (в твёрдом состоянии) |
||
Хим. формула | CO2 | ||
Рац. формула | CO2 | ||
Физические свойства | |||
Состояние | Газообразное | ||
Молярная масса | 44,01 г/моль | ||
Плотность |
газ (0 °C): 1,9768 кг/м3 жидкость (0 °С, 35,5 ат): 925 кг/м3 тв. (−78,5 °C): 1560 кг/м3 г/см³ |
||
Динамическая вязкость | 8,5⋅10−5 Па·с (10 °C, 5,7 МПа) | ||
Энергия ионизации | 13,77 эВ[4] | ||
Скорость звука в веществе | 269 м/с | ||
Термические свойства | |||
Температура | |||
• сублимации | −78,5 °C | ||
Тройная точка | −56,6 °C, 0,52 МПа [1] | ||
Критическая точка | 31 °C, 7,38 МПа | ||
Критическая плотность | 467 кг/м3 см³/моль | ||
Уд. теплоёмк. | 849 Дж/(кг·К) | ||
Теплопроводность | 0,0166 Вт/(м·K) | ||
Энтальпия | |||
• образования | −394 кДж/моль | ||
• плавления | 9,02 кДж/моль | ||
• кипения | 16,7 кДж/моль | ||
• сублимации | 26 кДж/моль | ||
Удельная теплота испарения | 379,5 кДж/кг | ||
Удельная теплота плавления | 205 кДж/кг | ||
Давление пара | 5 724 862,5 Па | ||
Химические свойства | |||
Растворимость | |||
• в воде | 1,48 кг/м3 г/100 мл | ||
Структура | |||
Дипольный момент | 0 Кл·м[4] | ||
Классификация | |||
Рег. номер CAS | 124-38-9 | ||
PubChem | 280 | ||
Рег. номер EINECS | 204-696-9 | ||
SMILES | |||
InChI | |||
Кодекс Алиментариус | E290 | ||
RTECS | FF6400000 | ||
ChEBI | 16526 | ||
Номер ООН | 1013 | ||
ChemSpider | 274 | ||
Безопасность | |||
Предельная концентрация |
9 г/м3 (5000 ppm) долговременное воздействие, 54 г/м3 (30 000 ppm) кратковременное воздействие (<15 мин) [2] |
||
ЛД50 | LC50: 90 г/м3 (5 мин, человек, ингаляция)[3] | ||
Токсичность | Нетоксичен. Опасен лишь в очень больших количествах (обладает удушающим действием). Негорюч. | ||
Фразы безопасности (S) | S9, S23, S36 | ||
NFPA 704 | |||
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Медиафайлы на Викискладе |
Диокси́д углеро́да или двуо́кись углеро́да (также оксид углерода(IV), углеки́слый газ, у́гольный ангидри́д, углекислота́[5], формула — CO2) — химическое вещество, представляющее собой бинарное неорганическое соединение в форме кислотного оксида, молекула которого состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода.
При нормальных условиях диоксид углерода — это бесцветный газ, без вкуса и практически без запаха (в больших концентрациях с кисловатым «содовым» запахом).
Плотность при нормальных условиях — 1,98 кг/м3 (в 1,5 раза тяжелее воздуха). При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное (возгонка). Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.
Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет в среднем 0,04 %[6]. Углекислый газ легко пропускает излучение в ультрафиолетовой и видимой частях спектра, которое поступает на Землю от Солнца и обогревает её. В то же время он поглощает испускаемое Землёй инфракрасное излучение и является одним из парниковых газов, вследствие чего должен участвовать в процессе глобального потепления[7]. Изначально, до появления жизни, углекислый газ составлял основу атмосферы Земли и его уровень снижался от десятков процентов до долей одного в результате процесса фотосинтеза. Постоянный рост содержания этого газа в атмосфере наблюдается с начала индустриальной эпохи. Деятельность человека, прежде всего сжигание ископаемого топлива, увеличила его долю в атмосфере Земли примерно с 280 ppm (частей на миллион) в начале индустриализации до 407,8 ppm в 2018 году[8][9]. Рост содержания углекислого газа выше, до определённой концентрации, приводит к появлению облаков из углекислоты, что ведёт к похолоданию[10][нет в источнике]. Оба эти явления объясняют, почему температурные условия существования жизни на Земле относительно стабильны в течение миллиардов лет.[источник не указан 1171 день]
История
[править | править код]Двуокись углерода была одним из первых газов, получивших название. В XVII веке фламандский химик Йохан Баптиста ван Гельмонт заметил, что масса древесного угля уменьшалась, когда он сжигался, потому что масса оставшейся золы была меньше массы используемого древесного угля. Его интерпретация заключалась в том, что остальная часть древесного угля превратилась в невидимое вещество, которое он назвал газом или spiritus sylvestre («лесной дух»)[11].
Свойства углекислого газа более тщательно изучил шотландский врач Джозеф Блэк. В 1754 году он обнаружил, что при смешивании растворов карбоната кальция с кислотами выделяется газ, который он назвал "неподвижным воздухом"[12]. Он понял, что этот газ тяжелее воздуха и не поддерживает процессы горения. Когда газ вводили в раствор гидроксида кальция, он мог образовывать осадок. С помощью этого явления Джозеф Блэк показал, что углекислый газ содержится в дыхании млекопитающих и выделяется в результате микробиологической ферментации. Его работа доказала, что газы могут участвовать в химических реакциях, и внесла свой вклад в дело теории флогистона[13].
Джозефу Пристли удалось создать первую газированную воду в 1772 году, переведя серную кислоту в известковый раствор и растворив полученный диоксид углерода в стакане с водой[14]. Однако Уильям Браунригг[англ.] обнаружил связь между углекислым газом и угольной кислотой гораздо раньше. В 1823 году Гэмфри Дэви и Майкл Фарадей сжижали углекислый газ, увеличив давление[15]. Первое описание твёрдого углекислого газа принадлежит Адриену Тилорье, который открыл в 1834 году герметичный контейнер с жидким углекислым газом и обнаружил, что при самопроизвольном испарении происходит охлаждение, с образованием в результате твёрдого СО2[16].
Нахождение в природе
[править | править код]Углекислый газ содержится в атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере. Обмен углерода между ними происходит в основном за счёт двуокиси углерода. В 2015 году в атмосфере содержалось примерно около 830 гигатонн (830 миллиардов тонн) углерода в форме двуокиси углерода[17]. Гидросфера содержит около 38 тератонн углерода в виде физически растворённого диоксида углерода, а также растворённых гидрокарбонатов и карбонатов. Литосфера содержит самую большую долю химически связанного диоксида углерода. Карбонатные породы, такие как кальцит и доломит, содержат около 60 петатонн углерода[18]. Кроме того, большие количества углерода хранятся в районах вечной мерзлоты, таких как тундры арктических и полярных антарктических регионов, в бореальных хвойных лесах или высоких горах и на болотах[19][20][21].
Свойства
[править | править код]Физические
[править | править код]Диоксид углерода (углекислый газ) — бесцветный газ, при малых концентрациях в воздухе не имеет запаха, при больших концентрациях имеет характерный кисловатый запах газированной воды. Тяжелее воздуха приблизительно в 1,5 раза.
Молекула углекислого газа линейна, расстояние от центра центрального атома углерода до центров двух атомов кислорода 116,3 пм.
При температуре −78,3 °С кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». Сухой лёд при атмосферном давлении не плавится, а испаряется, не переходя в жидкое состояние, температура сублимации −78 °С. Жидкий диоксид углерода можно получить при повышении давления. Так, при температуре 20 °С и давлении свыше 6 МПа (~60 атм) газ сгущается в бесцветную жидкость. В тлеющем электрическом разряде светится характерным бело-зелёным светом.
Негорюч, но в его атмосфере может поддерживаться горение активных металлов, например, щелочных металлов и щёлочноземельных — магния, кальция, бария.
Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений. Растворим в воде (0,738 объёмов углекислого газа в одном объёме воды при 15 °С).
Химические
[править | править код]По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует нестойкую угольную кислоту. Реагирует со щелочами с образованием её солей — карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).
Оксид углерода(IV) останавливает горение, вытесняя кислород из зоны реакции. В нём горят только некоторые активные металлы[22]:
- .
Взаимодействие с оксидом активного металла:
- .
При растворении в воде образует равновесную смесь раствора диоксида углерода и угольной кислоты, причём равновесие сильно сдвинуто в сторону разложения кислоты:
- .
Реагирует со щелочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов:
- (качественная реакция на углекислый газ),
- .
Биологические
[править | править код]Организм человека выделяет приблизительно 1 кг углекислого газа в сутки[23].
Этот углекислый газ переносится от тканей, где он образуется в качестве одного из конечных продуктов метаболизма, по венозной системе и затем выделяется с выдыхаемым воздухом через лёгкие. Таким образом, содержание углекислого газа в крови велико в венозной системе, уменьшается в капиллярной сети лёгких, и мало в артериальной крови. Содержание углекислого газа в пробе крови часто выражают в терминах парциального давления, то есть давления, которое бы имел содержащийся в пробе крови в данном количестве углекислый газ, если бы весь объём пробы крови занимал только он[24].
Содержание углекислого газа в крови человека приблизительно таково:
Референтные значения или средние значения парциального давления углекислого газа в крови (pCO2) Единицы измерения Газ венозной крови Альвеолярный лёгочный газ Газ артериальной крови кПа 5,5[25]—6,8[25] 4,8 4,7[25]—6,0[25] мм рт. ст. 41—51 36 35[26]—45[26]
Углекислый газ транспортируется в крови тремя различными способами (точное соотношение каждого из этих трёх способов транспортировки зависит от того, является ли кровь артериальной или венозной).
- Бо́льшая часть углекислого газа (от 70 % до 80 %) преобразуется ферментом карбоангидразой эритроцитов в ионы гидрокарбоната[27] при помощи реакции .
- Около 5—10 % углекислого газа растворено в плазме крови[27].
- Около 5—10 % углекислого газа связано с гемоглобином в виде карбаминосоединений (карбогемоглобин)[27].
Гемоглобин, основной кислород-транспортирующий белок эритроцитов крови, способен транспортировать как кислород, так и углекислый газ. Однако углекислый газ связывается с гемоглобином в ином месте, чем кислород. Он связывается с N-терминальными концами цепей глобина, а не с гемом. Однако благодаря аллостерическим эффектам, которые приводят к изменению конфигурации молекулы гемоглобина при связывании, связывание углекислого газа понижает способность кислорода к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении кислорода, и наоборот — связывание кислорода с гемоглобином понижает способность углекислого газа к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении углекислого газа. Помимо этого, способность гемоглобина к преимущественному связыванию с кислородом или с углекислым газом зависит также и от pH среды. Эти особенности очень важны для успешного захвата и транспорта кислорода из лёгких в ткани и его успешного высвобождения в тканях, а также для успешного захвата и транспорта углекислого газа из тканей в лёгкие и его высвобождения там.
Углекислый газ является одним из важнейших медиаторов ауторегуляции кровотока. Он является мощным вазодилататором. Соответственно, если уровень углекислого газа в ткани или в крови повышается (например, вследствие интенсивного метаболизма — вызванного, скажем, физической нагрузкой, воспалением, повреждением тканей, или вследствие затруднения кровотока, ишемии ткани), то капилляры расширяются, что приводит к увеличению кровотока и соответственно к увеличению доставки к тканям кислорода и транспорта из тканей накопившейся углекислоты. Кроме того, углекислый газ в определённых концентрациях (повышенных, но ещё не достигающих токсических значений) оказывает положительное инотропное и хронотропное действие на миокард и повышает его чувствительность к адреналину, что приводит к увеличению силы и частоты сердечных сокращений, величины сердечного выброса и, как следствие, ударного и минутного объёма крови. Это также способствует коррекции тканевой гипоксии и гиперкапнии (повышенного уровня углекислоты)[источник не указан 1698 дней].
Ионы гидрокарбоната очень важны для регуляции pH крови и поддержания нормального кислотно-щелочного равновесия. Частота дыхания влияет на содержание углекислого газа в крови. Слабое или замедленное дыхание вызывает респираторный ацидоз, в то время как учащённое и чрезмерно глубокое дыхание приводит к гипервентиляции и развитию респираторного алкалоза.
Кроме того, углекислый газ также важен в регуляции дыхания. Хотя организм человека требует кислорода для обеспечения метаболизма, низкое содержание кислорода в крови или в тканях обычно не стимулирует дыхание (вернее, стимулирующее влияние нехватки кислорода на дыхание слишком слабо и «включается» поздно, при очень низких уровнях кислорода в крови, при которых человек нередко уже теряет сознание). В норме дыхание стимулируется повышением уровня углекислого газа в крови. Дыхательный центр гораздо более чувствителен к повышению уровня углекислого газа, чем к нехватке кислорода. Как следствие этого, дыхание сильно разрежённым воздухом (с низким парциальным давлением кислорода) или газовой смесью, вообще не содержащей кислорода (например, 100 % азотом или 100 % закисью азота) может быстро привести к потере сознания без возникновения ощущения нехватки воздуха (поскольку уровень углекислоты в крови не повышается, ибо ничто не препятствует её выдыханию). Это особенно опасно для пилотов военных самолётов, летающих на больших высотах (в случае аварийной разгерметизации кабины пилоты могут быстро потерять сознание). Эта особенность системы регуляции дыхания также является причиной того, почему в самолётах стюардессы инструктируют пассажиров в случае разгерметизации салона самолёта в первую очередь надевать кислородную маску самим, прежде чем пытаться помочь кому-либо ещё — делая это, помогающий рискует быстро потерять сознание сам, причём даже не ощущая до последнего момента какого-либо дискомфорта и потребности в кислороде[27].
Углекислый газ накапливается в помещении при недостаточной вентиляции. При содержании его в воздухе выше 1000 ppm, то есть 0,1% объёмной концентрации, человек ощущает вялость, затруднённое дыхание («духота»). Превышением по санитарным нормативам считается уровень выше 1400 ppm. При таком показателе уже трудно выполнять работу, трудно нормально засыпать. При уровне более 3000 ppm (0,3%) человек испытывает тошноту, учащается пульс[28]. Углекислый газ при концентрации его в воздухе 7-10% (70 000 — 100 000 ppm) может привести к удушью и потере сознания даже при присутствии достаточного количества кислорода[29].
Дыхательный центр человека пытается поддерживать парциальное давление углекислого газа в артериальной крови не выше 50 мм ртутного столба. При сознательной гипервентиляции содержание углекислого газа в артериальной крови может снизиться до 10—20 мм ртутного столба, при этом содержание кислорода в крови практически не изменится или увеличится незначительно, а потребность сделать очередной вдох уменьшится как следствие уменьшения стимулирующего влияния углекислого газа на активность дыхательного центра. Это является причиной того, почему после некоторого периода сознательной гипервентиляции легче задержать дыхание надолго, чем без предшествующей гипервентиляции. Такая сознательная гипервентиляция с последующей задержкой дыхания может привести к потере сознания до того, как человек ощутит потребность сделать вдох. В безопасной обстановке такая потеря сознания ничем особенным не грозит (потеряв сознание, человек потеряет и контроль над собой, перестанет задерживать дыхание и сделает вдох, дыхание, а вместе с ним и снабжение мозга кислородом восстановятся, а затем восстановится и сознание). Однако в других ситуациях, например, перед нырянием, это может быть опасным (потеря сознания и потребность сделать вдох наступят на глубине, и в отсутствие сознательного контроля в дыхательные пути попадёт вода, что может привести к утоплению)[источник не указан 2633 дня]. Именно поэтому гипервентиляция перед нырянием опасна и не рекомендуется.
Получение
[править | править код]- В промышленных количествах углекислота выделяется из дымовых газов, или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов[30] (известняк, доломит) или при производстве алкоголя (спиртовое брожение). Смесь полученных газов промывают раствором карбоната калия, которые поглощают углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании или при пониженном давлении разлагается, высвобождая углекислоту. В современных установках получения углекислого газа вместо гидрокарбоната чаще применяется водный раствор моноэтаноламина, который при определённых условиях способен абсорбировать , содержащийся в дымовом газе, а при нагреве отдавать его; таким образом отделяется готовый продукт от других веществ.
- Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона.
В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора, мела или соды с соляной кислотой, используя, например, аппарат Киппа[30]:
- .
Использование реакции серной кислоты с мелом или мрамором приводит к образованию малорастворимого сульфата кальция, который замедляет реакцию, и который удаляется значительным избытком кислоты с образованием кислого сульфата кальция.
Для приготовления сухих напитков может быть использована реакция пищевой соды с лимонной кислотой или с кислым лимонным соком. Именно в таком виде появились первые газированные напитки. Их изготовлением и продажей занимались аптекари.
Также для получения углекислого газа применяется экзотермическая реакция горения углерода в кислороде[30]:
- .
Применение
[править | править код]В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
-
Автоцистерна для перевозки сжиженной двуокиси углерода
-
Бытовой баллончик со сжиженным углекислым газом
-
Пневматический пистолет, использующий баллончик со сжиженным углекислым газом
В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290.
В криохирургии используется как одно из основных веществ для криоабляции новообразований.
Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения и в огнетушителях. Автоматические углекислотные установки для пожаротушения различаются по системам пуска, которые бывают пневматическими, механическими или электрическими.
При сооружении московского метро в XX веке жидкая углекислота использовалась для заморозки грунта.
Устройство для подачи углекислого газа в аквариум может включать в себя резервуар с газом. Простейший и наиболее распространённый метод получения углекислого газа основан на конструкции для изготовления алкогольного напитка браги. При брожении выделяемый углекислый газ вполне может обеспечить подкормку аквариумных растений[31].
Углекислый газ используется для газирования лимонада, газированной воды и других напитков. Углекислый газ используется также в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его распад с выделением кислорода. Выделяющийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители, такие как марганец и кремний. Другим следствием влияния кислорода, также связанного с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в инертной среде.
Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.
Хранение углекислоты в стальном баллоне в сжиженном состоянии выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. В стандартный 40-литровый баллон заливают около 20 кг сжиженного углекислого газа, и при комнатной температуре в баллоне будет находиться жидкая фаза, а давление составит примерно 6 МПа (60 кгс/см2). Если температура будет выше +31 °С, то углекислота перейдёт в сверхкритическое состояние с давлением выше 7,36 МПа. Стандартное рабочее давление для обычного 40-литрового баллона составляет 15 МПа (150 кгс/см2), однако он должен безопасно выдерживать давление в 1,5 раза выше, то есть 22,5 МПа, — таким образом, работа с подобными баллонами может считаться вполне безопасной.
Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при их посадке внатяжку) и так далее. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются углекислотные установки.
Методы регистрации
[править | править код]Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации СО2 в атмосфере используется для экологических и научных исследований, для изучения парникового эффекта. Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов, основанных на принципе инфракрасной спектроскопии и других газоизмерительных систем. Медицинский газоанализатор для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется капнограф. Для измерения низких концентраций СО2 (а также CO) в технологических газах или в атмосферном воздухе можно использовать газохроматографический метод с метанатором и регистрацией на пламенно-ионизационном детекторе[32].
Ежегодные колебания концентрации атмосферной углекислоты на планете определяются, главным образом, растительностью средних (40—70°) широт Северного полушария.
Вегетация в тропиках практически не зависит от сезона, сухой пояс пустынь 20—30° (обоих полушарий) даёт малый вклад в круговорот углекислоты, а полосы суши, наиболее покрытые растительностью, расположены на Земле асимметрично (в Южном полушарии в средних широтах находится океан).
Поэтому с марта по сентябрь вследствие фотосинтеза содержание СО2 в атмосфере падает, а с октября по февраль — повышается. Вклад в зимний прирост дают как окисление древесины (гетеротрофное дыхание растений, гниение, разложение гумуса, лесные пожары), так и сжигание ископаемого топлива (угля, нефти, газа), заметно увеличивающееся в зимний сезон[33].
Большое количество углекислоты растворено в океане.
Углекислый газ составляет значительную часть атмосфер некоторых планет Солнечной системы: Венеры, Марса.
Физиологическое действие
[править | править код]Углекислый газ[34] нетоксичен, однако при вдыхании его повышенных концентраций в воздухе по воздействию на воздуходышащие живые организмы его относят к удушающим газам[англ.].
В соответствии с ГОСТом 12.1.007-76 диоксид углерода относится к вредным веществам IV класса опасности[35][36].
Растворённый в крови углекислый газ активирует дыхательный центр мозга в физиологических и несколько повышенных концентрациях. Незначительные повышения концентрации, вплоть до 0,2—0,4 % (2000—4000 ppm), в помещениях приводят к развитию у людей сонливости и слабости. В значительно более высоких концентрациях он приводит к снижению или устранению рефлекторного респираторного раздражителя, сначала к угнетению дыхания и, наконец, к остановке дыхания[37]. От 5 % углекислого газа во вдыхаемом воздухе возникают головные боли и головокружение, при более высоких концентрациях учащённое сердцебиение (тахикардия), повышение артериального давления, одышка и потеря сознания, так называемая углекислотная анестезия. Концентрация углекислого газа свыше 8 % приводит к отравлению с последующим смертельным исходом в течение 30-60 минут[38][39]. Накопление углекислого газа в крови называется гиперкапнией.
Для помещений нормальным является уровень CO2 около 600 ppm (частей на миллион). Повышенные концентрации углекислого газа снижают когнитивные способности людей. Уже при 1200 ppm расширяются кровеносные сосуды в мозге, снижается активность нейронов и уменьшается объём коммуникации между регионами мозга[40]. В школьных классах типичной является концентрация 2000—2500, а общий разброс значений — от 1000 до 6000, это вызывает обеспокоенность у исследователей[41], поскольку выявлено снижение результатов учеников, выполняющих тестовые задания в душных помещениях[42].
Влияние на взрослых здоровых людей | Концентрация углекислого газа, ppm |
---|---|
Нормальный уровень на открытом воздухе | 350—450 |
Приемлемые уровни | <600 |
Жалобы на несвежий воздух | >1200 |
Общая вялость | 1000—2500 |
Максимально допустимая концентрация в течение 8 часового рабочего дня | 5000 |
Лёгкое отравление, учащается пульс и частота дыхания, тошнота и рвота | 30 000 |
Добавляется головная боль и лёгкое нарушение сознания | 50 000 |
Потеря сознания, в дальнейшем — отравление с последующим смертельным исходом | 100 000 |
Вдыхание воздуха с повышенной концентрацией этого газа не приводит к долговременным расстройствам здоровья. После удаления пострадавшего из атмосферы с высокой концентрацией углекислого газа быстро наступает полное восстановление здоровья и самочувствия[43].
Рекомендуемая ПДК в воздухе рабочей зоны для диоксида углерода составляет 9000 мг/м3[44][уточнить].
В культуре
[править | править код]- CO2 — песня DJ Smash и Artik & Asti.
См. также
[править | править код]- Углекислый газ в атмосфере Земли
- Жидкий диоксид углерода
- Угольная кислота
- Выхлопные газы
- Лимнологическая катастрофа
- Глобальное потепление
- Торговля эмиссионными квотами
- Монооксид углерода
Примечания
[править | править код]- ↑ Carbon Dioxide - Thermophysical Properties . Дата обращения: 23 ноября 2018. Архивировано 24 ноября 2018 года.
- ↑ Carbon dioxide: Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH) . Дата обращения: 7 марта 2020. Архивировано 20 апреля 2018 года.
- ↑ ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования . Дата обращения: 20 мая 2023. Архивировано 13 апреля 2023 года.
- ↑ 1 2 David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
- ↑ Раков Э. Г., Углерода диоксид, 2016.
- ↑ Trends in Atmospheric Carbon Dioxide (англ.). National Oceanic and Atmospheric Administration. Дата обращения: 24 сентября 2013. Архивировано 5 февраля 2018 года.
- ↑ Jochem Marotzke; Martin Stratmann. Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft (нем.). — München: C. H. Beck, 2015. — S. 9—22. — ISBN 978-3-406-66968-2, 3-406-66968-9.
- ↑ Eggleton, R. A. A short introduction to climate change (англ.). — Cambridge: CUP, 2012. — 240 p. — ISBN 978-1-139-52435-3, 1-139-52435-6, 978-1-139-62739-9, 1-139-62739-2, 978-1-283-94302-4, 1-283-94302-6, 978-1-139-62794-8, 1-139-62794-5, 1-139-62705-8, 978-1-139-62705-4. Архивировано 21 апреля 2020 года.
- ↑ Treibhausgas-Konzentration erreicht neuen Rekordwert (нем.). klimareporter°. Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 21 октября 2020 года.
- ↑ Chen Zhou, Mark D. Zelinka & Stephen A. Klein. Impact of decadal cloud variations on the Earth’s energy budget (англ.). Nature Geoscience. Дата обращения: 4 декабря 2019. Архивировано 13 октября 2019 года.
- ↑ Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie. — Braunschweig. — С. 35. — XII, 472 S с. — ISBN 978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
- ↑ Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie. — Braunschweig. — С. 50. — XII, 472 S с. — ISBN 978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
- ↑ Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie. — Braunschweig. — С. 72. — XII, 472 S с. — ISBN 978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
- ↑ Joseph Priestley. XIX. Observations on different kinds of air. // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1772-01-01. — Т. 62. — С. 147–264. — ISSN 0261-0523. — doi:10.1098/rstl.1772.0021. Архивировано 12 октября 2020 года.
- ↑ XVIII. On the application of liquids formed by the condensation of gases as mechanical agents (EN) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1823-12-31. — Т. 113. — С. 199–205. — ISSN 2053-9223 0261-0523, 2053-9223. — doi:10.1098/rstl.1823.0020.
- ↑ Joost Mertens. Du côté d'un chimiste nommé Thilorier // L'Année balzacienne. — 2003. — Т. 4, вып. 1. — С. 251. — ISSN 0084-6473. — doi:10.3917/balz.004.0251.
- ↑ Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft. — München: C.H. Beck, 2015. — С. 125. — 123-136 с. — ISBN 978-3-406-66968-2, 3-406-66968-9.
- ↑ Kappas, M. (Martin). Klimatologie : Klimaforschung im 21. Jahrhundert - Herausforderung für Natur- und Sozialwissenschaften. — Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag, 2009. — С. 159. — 1 online resource с. — ISBN 978-3-8274-2242-2, 3-8274-2242-6.
- ↑ Permafrost - Auf dünnem Eis (нем.). Deutschlandfunk. Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 22 октября 2020 года.
- ↑ International Permafrost Association Country Reports (англ.). International Permafrost Association. Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 31 августа 2020 года.
- ↑ NABU - Moore und Klimawandel (нем.). NABU - Naturschutzbund Deutschland e.V.. Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 20 января 2021 года.
- ↑ Егоров А. С. Репетитор по химии — Ростов-на-Дону: «Феникс», 2009.
- ↑ 7. How much carbon dioxide do humans contribute through breathing? Frequent Questions - Emissions (англ.). US EPA. Дата обращения: 4 декабря 2019. Архивировано 2 февраля 2011 года.
- ↑ Charles Henrickson. Chemistry (англ.). — Cliffs Notes, 2005. — ISBN 0-7645-7419-1.
- ↑ 1 2 3 4 Пересчитано из значений в мм. рт. ст. с использованием коэффициента пересчёта 0,133322 кПа/мм. рт. ст.
- ↑ 1 2 Таблица референсных значений. Юго-Западный медицинский центр при Университете Далласа.
- ↑ Допустимое содержание СО2 в помещениях . Дата обращения: 25 октября 2022. Архивировано 25 октября 2022 года.
- ↑ "Carbon Dioxide as a Fire Suppressant: Examining the Risks". U.S. Environmental Protection Agency. Архивировано 2 октября 2015. Дата обращения: 29 сентября 2012.
- ↑ 1 2 3 Glinka, Nikolaj Leonidovič (1882-1965). Obŝaâ himiâ. — Izd. 27-e ster. — Leningrad: "Himiâ", 1988. — 702, [2] s. с. — ISBN 5724500035, 9785724500036.
- ↑ Большая Энциклопедия Нефти и Газа.
- ↑ ГОСТ 31371.6-2008 (ИСО 6974-6:2002). Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределённости. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C1 — C8 с использованием трёх капиллярных колонок . Docs.cntd.ru. — М.: Стандартинформ, 2009.. Дата обращения: 4 декабря 2019. Архивировано 4 декабря 2019 года.
- ↑ Бялко А. В. Растения убыстряют рост // Природа. — 1996. — № 10. (по Keeling C.D., Whorf Т.P., Wahlen M., van der Plicht J. (1995). "Interannual extremes in the rate of rise of atmospheric carbon dioxide since 1980". Nature. 375 (6533): 666–670. Bibcode:1995Natur.375..666K. doi:10.1038/375666a0.
{{cite journal}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)) - ↑ Carbon dioxide poisoning: a literature review of an often forgotten cause of intoxication in the emergency department . Дата обращения: 3 марта 2020. Архивировано 1 ноября 2020 года.
- ↑ ГОСТ 12.1.005-76. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования
- ↑ ГОСТ 8050-85 Двуокись углерода . Дата обращения: 20 мая 2023. Архивировано 20 мая 2023 года.
- ↑ Rauchvergiftungen/Vergiftungen durch Gase (TK) . web.archive.org (4 июня 2010). Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано из оригинала 4 июня 2010 года.
- ↑ Deutsches Rotes Kreuz. Vergiftungen und Hilfe bei Erbrechen - Erste Hilfe (нем.). DRK e.V. (17 июня 2020). Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 23 октября 2020 года.
- ↑ Carbon Dioxide - Life and Death . web.archive.org (22 мая 2013). Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано из оригинала 22 мая 2013 года.
- ↑ Greenwood, Veronique. Is Conference Room Air Making You Dumber? : [англ.] : [арх. 21 января 2020] // The New York Times : газ. — 2019. — 6 May.
- ↑ Ventilation rates and carbon dioxide concentrations in schools. — In: Ventilation with Outdoor Air : [англ.] : [арх. 11 января 2020] // Berkeley Lab : [сайт]. — 2019.
- ↑ Сорокин, Андрей. «Глобальное потепление отупляет. От этого уже страдают школьники и офисные работники» : [арх. 11 января 2020] // Republic : [сайт]. — 2020. — 7 января.
- ↑ (англ.) Glatte Jr H. A., Motsay G. J., Welch B. E. Carbon Dioxide Tolerance Studies (англ.) // Brooks AFB, TX School of Aerospace Medicine Technical Report. — 1967. — Vol. SAM—TR—67—77. Архивировано 9 мая 2008 года.
- ↑ ПДК вредных веществ в воздухе рабочих помещений
Литература
[править | править код]- Вукалович М. П., Алтунин В. В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. — М.: Атомиздат, 1965. — 456 с.
- Гродник М. Г., Величанский А. Я. Проектирование и эксплуатация углекислотных установок. — М.: Пищевая промышленность, 1966. — 275 с.
- Раков Э. Г. Углерода диоксид // Большая российская энциклопедия. — М.: Большая российская энциклопедия, 2016. — Т. 32. — С. 662—663.
- Тезиков А. Д. Производство и применение сухого льда. — М.: Госторгиздат, 1960. — 128 с.
- Талянкер Ю. Е. Особенности хранения баллонов со сжиженным газом // Сварочное производство. — 1972. — № 11.
Ссылки
[править | править код]- International Chemical Safety Card 0021 Архивная копия от 13 февраля 2008 на Wayback Machine (англ.)
- CID 280 Архивная копия от 18 января 2012 на Wayback Machine — PubChem (англ.)
- CO2 Диоксид углерода, свойства, применение Архивная копия от 13 февраля 2021 на Wayback Machine (англ.)
- Фазовая диаграмма (давление-температура) для диоксида углерода
- Диоксид углерода в 3D
- Dry Ice information Архивная копия от 3 апреля 2004 на Wayback Machine (англ.)
- Phase Diagram of Carbon Dioxide (англ.)
- Experiment 071 — Triple Point Phase Transition for Carbon Dioxide
- CO2 как природный рефрежерант — FAQs (англ.)
- Великобритания разрабатывает метод сохранения двуокиси углерода
- Онлайн калькулятор свойств CO2 Архивная копия от 30 сентября 2011 на Wayback Machine (англ.)