Dwutlenek węgla

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Dwutlenek węgla
Dwutlenek węgla Dwutlenek węgla
Dwutlenek węgla
Nazewnictwo
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny CO2
Masa molowa 44,01 g/mol
Wygląd bezbarwny gaz[4]
Identyfikacja
Numer CAS 124-38-9
PubChem 280[8]
Podobne związki
Pochodne węglany Na2CO3, K2CO3, CaCO3
Podobne związki tlenki węgla, CS2, CSe2, SiO2
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Commons Multimedia w Wikimedia Commons
Wikisłownik Hasło dwutlenek węgla w Wikisłowniku

Dwutlenek węgla (nazwa systematyczna: ditlenek węgla; nazwa Stocka: tlenek węgla(IV)), CO2nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym węgiel występuje na IV stopniu utlenienia.

W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niepalny gaz, dobrze rozpuszczalny w wodzie i cięższy od powietrza (ok. 1,5 raza). Pod normalnym ciśnieniem przechodzi ze stanu stałego do gazowego (sublimuje) z pominięciem fazy ciekłej w temperaturze −78,5 °C. Pod zwiększonym ciśnieniem (5,1 atm) można go jednak skroplić w temperaturze −57 °C.

W czerwcu 2006 francusko-włoska grupa badawcza pod kierownictwem Mario Santoro opublikowała w Nature informację o uzyskaniu, dzięki ciśnieniu rzędu 40–48 GPa (ok. 400 000–480 000 atm), stałego dwutlenku węgla o charakterze amorficznym[9]. Podobny charakter mają tlenki pierwiastków tej samej grupy układu okresowego: SiO2 (→szkło) i GeO2.

W naturze występuje w stanie wolnym w atmosferze i związanym (np. jako składnik CaCO3).

Dwutlenek węgla jest produktem spalania i oddychania. Jest wykorzystywany przez rośliny w procesie fotosyntezy. Tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych. Występuje w kopalniach, cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbożowych, browarach i studzienkach kanalizacyjnych. W małych stężeniach nie jest trujący, w większych stężeniach dwutlenek węgla jest szkodliwy dla zdrowia a nawet zabójczy, a jego działanie powoduje powstawanie hiperkapni, a co za tym idzie kwasicy oddechowej i w następstwie obrzęku mózgu.

Właściwości fizyczne[edytuj | edytuj kod]

Indywidualna stała gazowa 0,18892 kJ/kgK
Temperatura krytyczna 30,98 °C[3]
Ciśnienie krytyczne 7,375 Mpa[3]
Gęstość krytyczna 0,468 g/cm³[1]
Ciśnienie punktu potrójnego 5,18 bar
Temperatura punktu potrójnego −56,558 °C[3]
Potencjał niszczenia warstwy ozonowej ODP 0[1]
Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego GWP 1[1]
Właściwości dla temperatury nasycenia −20 °C:
Ciśnienie nasycenia 16,831 bar
Gęstość właściwa cieczy 1057,29 kg/m³
Gęstość właściwa pary 44,31 kg/m³
Entalpia parowania
(Ciepło parowania)
289,75 kJ/kg
Ciepło właściwe cp cieczy 2,154 kJ/kgK
Ciepło właściwe cp pary 1,292 kJ/kgK
Współczynnik przewodności cieplnej cieczy 0,0394 W/(m·K)
Współczynnik przewodności cieplnej pary 0,0164 W/(m·K)
Lepkość dynamiczna cieczy 124,4 μPas
Lepkość dynamiczna pary 13,64 μPas
Lepkość kinematyczna cieczy 0,1202 μm²/s
Lepkość kinematyczna pary 0,261 μm²/s
Liczba Prandtla cieczy 6,808
Liczba Prandtla pary 1,073
Stała Poissona 1,725
Wykładnik izentropy 1,292
Napięcie powierzchniowe 8,81 mN/m

Wytwarzanie[edytuj | edytuj kod]

W laboratorium najłatwiej wytworzyć dwutlenek węgla poprzez prażenie węglanu wapnia:

CaCO3 → CaO + CO2

lub działając praktycznie dowolnym kwasem (np. octowym, solnym, cytrynowym) na węglany, np. węglan wapnia, węglan sodu (Na2CO3) lub wodorowęglan sodu (NaHCO3) i in.

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O

Najdogodniej przeprowadza się takie reakcje chemiczne w aparacie Kippa.

W przemyśle dwutlenek węgla otrzymuje się podczas spalania węglowodorów lub jako produkt uboczny fermentacji alkoholowej.

Dwutlenek węgla w atmosferze[edytuj | edytuj kod]

Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej w roku 2011 wyniosło średnio ok. 392 ppm i jak pokazuje krzywa Keelinga, wzrasta systematycznie od roku 1959, kiedy rozpoczęto pomiary (wynosiło wówczas ok. 316 ppm). Stężenie to wykazuje regularne wahania roczne wynoszące ok. 6–7 ppm, z minimum na początku zimy i maksimum na początku lata[10].

Dwutlenek węgla jest jednym z gazów cieplarnianych.

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Zatrucie dwutlenkiem węgla[edytuj | edytuj kod]

Do zatruć dwutlenkiem węgla dochodzi przede wszystkim w różnych zakładach przemysłowych, głównie kopalniach, jednak zatrucia są także możliwe w zamkniętych pomieszczeniach, gdzie wydzielany w wyniku fermentacji dwutlenek węgla zwiększa stężenie tego gazu w powietrzu wdechowym. Wejście do takich pomieszczeń bez sprawdzenia składu powietrza lub bez aparatów powietrznych zagraża zatruciem, a nawet śmiercią.

CO2 tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych – powietrze zostaje zubożone w tlen, a zwiększa się w nim procentowa zawartość dwutlenku węgla. Dzieje się tak w cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbożowych, browarach, studzienkach kanalizacyjnych i innych podobnych. Odmienna sytuacja ma miejsce w kopalniach, gdzie nagle na skutek prac górniczych lub ruchów górotworu zostają uwolnione znaczne ilości gazów, w tym najczęściej dwutlenku węgla.

Zatrucie CO2 ma nieco odmienny charakter od zatruć innymi gazami takimi jak tlenek węgla, siarkowodór czy cyjanowodór. Polega zwykle na połączeniu zagrażającego życiu niedotlenienia (hipoksja) i hiperkapnii, a co za tym idzie powstającej kwasicy oddechowej. Przy znacznej hiperkapnii dochodzi do obrzęku mózgu i porażenia ośrodka oddechowego.

Przy oddychaniu powietrzem zawierającym dwutlenek węgla w małych stężeniach (poniżej 5% w powietrzu wdechowym) zwiększa się jego ciśnienie parcjalne we krwi (hiperkapnia), co powoduje uczucie duszności, niepokój, pobudzenie ośrodka oddechowego i zwiększenie częstości oddechów. Przy zwiększaniu się jego stężenia dochodzi do bólów i zawrotów głowy, szumu w uszach, zaburzeń postrzegania, tachykardii, nadmiernej potliwości i przekrwienia spojówek. Przy stężeniach powyżej 10% narasta duszność i osłabienie, pojawiają się omamy i zaburzenia świadomości do śpiączki włącznie oraz drgawki. Stężenia powyżej 20% powodują śmierć w ciągu kilkunastu minut, a powyżej 30% śmierć natychmiastową[potrzebne źródło]. Niedotlenienie i obrzęk mózgu mogą spowodować nieodwracalne zmiany w mózgu, mimo uratowania zatrutej osoby.

Mieszanka dwutlenku węgla i tlenu (tzw. „mikstura Meduny” lub „karbogen”) była stosowana przez węgierskiego lekarza Ladislasa Medunę jako jedna z wstrząsowych terapii chorób psychicznych, podobnie jak ceniony przez Medunę pentetrazol. Stężenie dwutlenku było zawarte w przedziale od 1,5%[1] do 50%[11].

Postępowanie[edytuj | edytuj kod]

Przedszpitalne postępowanie z osobą zatrutą: usunięcie z miejsca o dużym stężeniu CO2 bez narażania osób ratujących na niebezpieczeństwo, ułożenie nieprzytomnych w pozycji bezpiecznej – bocznej ustalonej, transport do szpitala. W szpitalu stosuje się intensywną tlenoterapię, a także w razie potrzeby oddech kontrolowany lub wspomagany.

Wykrywanie[edytuj | edytuj kod]

Obecność dwutlenku węgla można stwierdzić za pomocą wody wapiennej. W zetknięciu się wody wapiennej z dwutlenkiem węgla następuje reakcja:

Ca(OH)2 + CO2CaCO3↓ + H2O

Wytrącenie się węglanu wapnia powoduje zmętnienie wody wapiennej.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Dwutlenek węgla (ang. • niem.) w bazie IFA GESTIS. Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). [dostęp 2012-06-08].
  2. 2,0 2,1 2,2 CRC Handbook of Chemistry and Physics. s. 4-56.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 CRC Handbook of Chemistry and Physics. s. 6-55.
  4. 4,0 4,1 CRC Handbook of Chemistry and Physics. s. 3-88.
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 CRC Handbook of Chemistry and Physics. s. 6-174.
  6. Dwutlenek węgla (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2012-06-08].
  7. 7,0 7,1 Dwutlenek węgla (pol.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Polski. [dostęp 2012-06-08].
  8. Dwutlenek węgla – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  9. Streszczenie informacji w "Nature" o uzyskaniu dwutlenku węgla w stanie stałym bezpostaciowym
  10. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide. U.S. Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration Earth System Research Laboratory, Global Monitoring Division. [dostęp 2012-07-30].
  11. Erowid Carbogen Vault: Basics

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.