Dwutlenek węgla

Dwutlenek węgla
	; Zestalony dwutlenek węgla (tzw. suchy lód)
Nazewnictwo
	Nomenklatura systematyczna (IUPAC)
konst.	ditlenek węgla, tlenek(2−) węgla(4+), tlenek węgla(4+), tlenek węgla(IV)
podst.	metanodion
addyt.	dioksydowęgiel
	Inne nazwy i oznaczenia
Stocka	tlenek węgla(IV)
inne	dwutlenek węgla, suchy lód (stały)
	Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	CO2
Masa molowa	44,01 g/mol
Wygląd	bezbarwny gaz
	Identyfikacja
Numer CAS	124-38-9
PubChem	{{{nazwa}}}, [w:] PubChem, United States National Library of Medicine, CID: (ang.).{{PubChem}} Brakujące pola: cid oraz nazwa. Nieznane pola: 1.
DrugBank	DB09157
SMILES
	C(=O)=O
Właściwości
	Gęstość
	0,0019767 g/cm³ (0 °C, 1013 hPa); gaz; 0,0018474 g/cm³ (15 °C; 1000 hPa); gaz; 0,001799 g/cm³; gaz
	Rozpuszczalność w wodzie
	1,45 kg/m³
Temperatura topnienia	−56,558 °C (punkt potrójny)
Temperatura wrzenia	−74,464 °C (sublimacja); −78,55 °C (sublimacja)
Punkt krytyczny	30,98 °C; 7,375 MPa
Kwasowość (pKa)	pKa1 6,35; pKa2 10,33
Lepkość	10,0 μPa·s (−73,95 °C); 15,0 μPa·s (26,85 °C); 19,7 μPa·s (126,85 °C); 24,0 μPa·s (225,85 °C); 28,0 μPa·s (326,85 °C)
Budowa
Typ hybrydyzacji i VSEPR	sp – liniowy
Układ krystalograficzny	jak kwarc
Moment dipolowy	0 D
Niebezpieczeństwa
	Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Na podstawie podanego źródła
Uwaga
Zwroty H	H280
Zwroty P	P410+P403
	Europejskie oznakowanie substancji
	oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne
	Substancja nie jest klasyfikowana jako; niebezpieczna według europejskich kryteriów.
	NFPA 704
Na podstawie; podanego źródła	0 0 0
Temperatura zapłonu	niepalny
Temperatura samozapłonu	niepalny
Numer RTECS	FF6400000
	Podobne związki
Podobne związki	tlenki węgla, CS2, CSe2, SiO2
Pochodne węglany	Na2CO3, K2CO3, CaCO3
	Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą; stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
	Multimedia w Wikimedia Commons
	Hasło w Wikisłowniku

Następująca wersja przejrzana tej strony, którą oznaczono 6 kwi 2018, była oparta na tej wersji.

Dwutlenek węgla (nazwa Stocka: tlenek węgla(IV)), ditlenek węgla, CO₂ – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym węgiel występuje na IV stopniu utlenienia.

W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niepalny gaz o kwaskowatym smaku, rozpuszczalny w wodzie (1,7 l CO
2/l H
2O 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. Można go jednak skroplić pod zwiększonym ciśnieniem, np. pod ciśnieniem 34 atm skrapla się w temperaturze 0 °C^[8].

W czerwcu 2006 francusko-włoska grupa badawcza pod kierownictwem Mario Santoro opublikowała w Nature informację o uzyskaniu pod ciśnieniem rzędu 40–48 GPa (ok. 400–480 tys. 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

Indywidualna stała gazowa	0,18892	kJ/kgK
Temperatura krytyczna	30,98	°C^[4]
Ciśnienie krytyczne	7,375	MPa^[4]
Gęstość krytyczna	0,468	g/cm³^[2]
Ciśnienie punktu potrójnego	5,18	bar
Temperatura punktu potrójnego	−56,558	°C^[4]
Potencjał niszczenia warstwy ozonowej ODP	0^[2]
Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego GWP	1^[2]
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 c_p cieczy	2,154	kJ/kgK
Ciepło właściwe c_p 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

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

W tym miejscu powinien znaleźć się wykres. Z przyczyn technicznych nie może zostać wyświetlony. Więcej informacji

Emisja dwutlenku węgla według państw w latach 1960–2011^[10]

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^[11].

Dwutlenek węgla jest jednym z gazów cieplarnianych.

Zastosowanie

jako suchy lód jest wykorzystywany jako chłodziwo
zawarty w powietrzu wywołuje twardnienie zaprawy wapiennej
jako atmosfera neutralna w dojrzewalniach owoców
czynnik chłodniczy w obiegach nadkrytycznych
czynnik roboczy w gaśnicach śniegowych i instalacjach gaśniczych
w cukrownictwie – do wytrącania resztek wodorotlenku wapnia z soku buraczanego
gaz napędowy do broni pneumatycznej
jako otulina gazowa przy spawaniu stali czarnych metodą MAG
w przemyśle spożywczym składnik napojów gazowanych (dodatek do żywności E290).

Zatrucie dwutlenkiem węgla

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^{[potrzebny przypis]}. 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 ze wstrząsowych terapii chorób psychicznych, podobnie jak ceniony przez Medunę pentetrazol. Stężenie dwutlenku było zawarte w przedziale od 1,5%[1] do 50%^[12].

Postępowanie

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

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

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Wytrącenie się węglanu wapnia powoduje zmętnienie wody wapiennej.

Zobacz też

Przypisy

↑ ^a ^b David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 3-88, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Dwutlenek węgla, [w:] GESTIS-Stoffdatenbank, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 1120 [dostęp 2012-06-08] (niem. • ang.).
↑ ^a ^b ^c David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-56, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
↑ ^a ^b ^c ^d ^e David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 6-55, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
↑ ^a ^b ^c ^d ^e David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 6-174, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
↑ ^a ^b Dwutlenek węgla (nr 295108) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2012-06-08]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
↑ Dwutlenek węgla (nr 295108) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2012-06-08]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
↑ Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 708. ISBN 83-01-13654-5.
↑ Santoro, Mario, Gorelli, Federico A., Bini, Roberto, Ruocco, Giancarlo i inni. Amorphous silica-like carbon dioxide. „Nature”. 441 (7095), s. 857-860, 2006. DOI: 10.1038/nature04879. (ang.).
↑ CO2 emissions (metric tons per capita). [w:] Carbon Dioxide Information Analysis Center, Environmental Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory [on-line]. World Bank Open Data. (ang.).
↑ 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].
↑ Erowid Carbogen Vault: Basics.

Bibliografia

David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

Przeczytaj ostrzeżenie dotyczące informacji medycznych i pokrewnych zamieszczonych w Wikipedii.

[CRC-1] David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 3-88, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

[GESTIS-2] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Dwutlenek węgla, [w:] GESTIS-Stoffdatenbank, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 1120 [dostęp 2012-06-08] (niem. • ang.).

[CRC-In-3] David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-56, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

[CRC-Kr-4] David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 6-55, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

[CRC-L-5] David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 6-174, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

[Aldrich-6] Dwutlenek węgla (nr 295108) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2012-06-08]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)

[Aldrich-US-7] Dwutlenek węgla (nr 295108) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2012-06-08]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)

[Bielanski_2002-8] Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 708. ISBN 83-01-13654-5.

[9] Santoro, Mario, Gorelli, Federico A., Bini, Roberto, Ruocco, Giancarlo i inni. Amorphous silica-like carbon dioxide. „Nature”. 441 (7095), s. 857-860, 2006. DOI: 10.1038/nature04879. (ang.).

[Wykres-10] CO2 emissions (metric tons per capita). [w:] Carbon Dioxide Information Analysis Center, Environmental Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory [on-line]. World Bank Open Data. (ang.).

[co2now-11] 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].

[12] Erowid Carbogen Vault: Basics.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

V03AB – Odtrutki	ipekakuana prawdziwa nalorfina edetyniany pralidoksym prednizolon prometazyna tiosiarczan sodu azotyn sodu dimerkaprol obidoksym protamina nalokson etanol chlorek metylotioninium nadmanganian potasu fizostygmina siarczan miedzi(II) jodek potasu azotyn amylu acetylocysteina Digitalis-Antidot flumazenil metionina 4-(dimetyloamino)fenol cholinesteraza błękit pruski glutation hydroksykobalamina fomepizol sugammadeks fentolamina idarucyzumab andeksanet α atropina
V03AC – Czynniki wiążące żelazo	deferoksamina deferypron deferazyroks
V03AE – Leki stosowane w leczeniu hiperkaliemii i hiperfosfatemii	sulfonian polistyrenu sewelamer węglan lantanu octan wapnia węglan magnezu cukrożelazowy tlenowodorotlenek bezwodny octan wapnia cytrynian żelaza(III) patiromer wapnia cyklokrzemian sodowo-cyrkonowy
V03AF – Leki zmniejszające toksyczność leków przeciwnowotworowych	mesna deksrazoksan folinian wapnia lewofolinian wapnia amifostyna folinian sodu rasburykaza palifermina glukarpidaza lewofolinian sodu arginina lizyna trilacyklib
V03AG – Leki stosowane w hiperkalcemii	sól sodowa fosforanu celulozy fosforan sodu
V03AH – Leki stosowane w hipoglikemii	diazoksyd
V03AN – Gazy medyczne	tlen dwutlenek węgla hel azot powietrze medyczne
V03AX – Inne produkty terapeutyczne	nalfurafina kobicystat difelikefalina
V03AZ – Leki hamujące przewodzenie nerwowe	etanol

badanie	klimatologia paleoklimatologia
przyczyny	dwutlenek węgla efekt cieplarniany gazy cieplarniane globalne zaciemnienie paliwa kopalne potencjał tworzenia efektu cieplarnianego aktywność słoneczna albedo cykle Milankovicia wulkanizm wymuszanie radiacyjne naturalna zmienność klimatu
opinie i reakcje	opinia naukowa kontrowersje wokół globalnego ocieplenia zaprzeczanie globalnemu ociepleniu etyka klimatyczna kontrowersja kija hokejowego Climategate Extinction Rebellion Młodzieżowy Strajk Klimatyczny Just Stop Oil Ostatnie pokolenie (ruch klimatyczny)
polityka	ramowa konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) protokół z Kioto porozumienie paryskie handel emisjami zanieczyszczeń odnawialne źródła energii negawaty wycofywanie się z użycia paliw kopalnych podatek węglowy