Интересные факты об углекислом газе. Углекислый газ и мы: чем опасен СO2. Где используется углекислый газ

Уникальна. Она требуется во многих отраслях промышленности. Есть свойства углекислоты, о которых знают далеко не все.

Вкус, цвет и запах

В учебниках химии написано, что СО2 - газ без цвета и запаха. Но о том, что углекислота имеет кисловатый вкус, не сказано. Высокие концентрации углекислого газа можно определить не только по состоянию удушья, наступающему через несколько минут, но и по тому, что на языке остается кисловатый привкус. Это позволяет без анализа определить, что в помещении скопилась именно углекислота.

В отличие от воды, углекислота непосредственно переходит из твердого в газообразное состояние. Чтобы перевести газ в жидкое состояние, его необходимо концентрировать при высоком давлении.

Парниковый эффект

Углекислота в газообразном состоянии пропускает ультрафиолетовые лучи, которые нагревают приземный слой атмосферы. Но поверхность почвы или воды не может отдать излишки тепла обратно в атмосферу, так как скапливающаяся вблизи поверхности почвы углекислота непрозрачна для инфракрасных лучей.

Прямую выгоду от парникового эффекта получают только растения. Им не страшно повышение температуры. В такой атмосфере, богатой углекислотой и водяным паром зеленые части растений могут постоянно держать устьица открытыми. Это позволяет им активно поглощать углекислоту, наращивая запасы хлорофилла и одновременно очищая воздух от излишков углекислоты.

СО2 в пищевой промышленности

Углекислота в твердом состоянии – это сухой лед. Он широко применяется в пищевой промышленности для сухой заморозки продуктов. Это позволяет сохранять замороженными те продукты, которые боятся сырости или повышенной влажности

СО2 и медицина

Уровень углекислого газа в крови человека регулирует частоту сердечных сокращений и количество вдыхаемого воздуха. Чем он выше, тем интенсивнее дыхание и выше сердечный ритм. Повышенный уровень углекислоты в воздухе негативно сказывается на людях, имеющих нарушения работы головного мозга и внутренних органов, а также на людях, имеющих проблемы с сердцем.

Но медицина научилась использовать повышенный уровень углекислоты для тренировки миокарда. Повышая уровень углекислоты в воздухе, врачи достигают усиления сердечных сокращений и используют это для тренировки миокарда у некоторых людей в постоперационные периоды, для тренировки спортсменов, летчиков и космонавтов. Но такие нагрузки могут быть только кратковременными, так как повышенный уровень углекислоты оказывает негативное влияние на головной мозг.

Небольшое временное повышение уровня углекислоты вызывает у человека сонливость. Этот факт используется медициной для погружения человека в лечебный сон при борьбе с депрессиями и некоторых других заболеваниях. Углекислота используется для усиления аппетита при лечении некоторых заболеваний. Для его поднятия используют газированные напитки.

Все знают, что природный газ - одно из важнейших горючих ископаемых, занимающее ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств, важное сырье для химической промышленности. Существуют факты, из которых можно узнать много интересного и полезного о газе, о чем многие из нас даже не догадываются.

1. Природный газ не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Характерный же запах, напоминающий запах тухлых яиц, говорит о том, что после добычи в газ добавляют специальное вещество - одорант, запах которого как раз напоминает тухлые яйца. Одорант необходим, чтобы предупредить человека об утечке.

2. В 1971 году при бурении разведочной скважины в Туркменистане геологи наткнулись на подземную полость. Образовался провал, заполненный газом, в который опустилась буровая вышка со всем оборудованием. Чтобы вредный газ не выходил наружу, его решили поджечь. Предполагали, что через несколько дней пожар потухнет, однако газ горит и по сей день. Путешественники дали этому месту название «Дверь в преисподнюю».

3. Канарейки очень чувствительны к содержанию в воздухе метана. Эту особенность использовали в свое время шахтеры, которые, спускаясь под землю, брали с собой клетку с канарейкой. Если пения давно не было слышно, значит следовало подниматься наверх как можно быстрее.

4. Во время Первой мировой войны кошек держали в окопах, чтобы они заранее предупреждали о газовой атаке. А в годы Второй мировой их брали на борт субмарин в качестве живых детекторов качества воздуха.

5. В некоторых штатах американцы добавляют в газ, идущий по газопроводам, химическое вещество с запахом тухлого мяса. Это позволяет легко находить место утечки, над которым начинают кружиться грифы.

6. В XIX веке в России и Европе для освещения улиц использовали искусственный светильный газ, который производили из каменного угля. Этот газ выделялся при нагревании угля в специальных закрытых сосудах - ретортах. Его накапливали в хранилищах и по системе трубопроводов доставляли к уличным газовым фонарям. В России первый завод по производству светильного газа был построен в Петербурге в 1835 году.

7. Еще в древности природный газ начали использовать для домашних нужд. Например, в I веке н.э. персидский царь приказал построить дворцовую кухню на месте, где газ выходил на поверхность. Огонь там горел день и ночь, и не нужно было тратить ни дрова, ни уголь на то, чтобы его поддерживать

8. Длина самого большого в мире танкера для перевозки сжиженного природного газа составляет 345 метров - это в три с половиной раза длиннее, чем футбольное поле.

9. Самый длинный в мире подводный газопровод проложен между Норвегией и Великобританией по дну Северного моря. Называется он «Лангелед». Его длина составляет 1200 км.

10. Общая протяженность газопроводов в России в два раза больше, чем расстояние от Земли до Луны или в 20 раз больше, чем протяженность экватора.

Химические свойства
По химическим свойствам диоксид углерода относится к
кислотным оксидам. При растворении в воде образует
угольную кислоту. Реагирует с щёлочами с образованием
карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции
электрофильного замещения (например, с фенолом) и
нуклеофильного присоединения (например, с
магнийорганическими соединениями).

Физические свойства
Оксид углерода(IV) - углекислый газ, газ без запаха и цвета,
при сильном охлаждении кристаллизуется в виде белой
снегообразной массы - «сухого льда». При атмосферном
давлении он не плавится, а испаряется, температура сублимации
−78 °С. Углекислый газ образуется при гниении и горении
органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных
источниках, выделяется при дыхании животных и растений.
Растворим в воде (1 объём углекислого газа в одном объёме
воды при 15 °С).

Применение
В пищевой
промышленности
углекислота
используется как
консервант и
разрыхлитель,
обозначается на
упаковке кодом
Е290.Углекислый газ
используется для
газирования лимонада и
газированной воды.

Жидкая углекислота широко применяется в системах
пожаротушения и в огнетушителях.

Углекислота в
баллончиках
применяется в
пневматическом оружии
(в газобаллонной
пневматике) и в качестве
источника энергии для
двигателей в
авиамоделировании.

Твёрдая углекислота - «сухой лёд» - используется в качестве
хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при
ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых
деталей при посадке внатяг) и т. д. Для сжижения углекислого газа и
получения сухого льда применяются углекислотные установки.

Роль в живых организмах и
влиянияние на них
Углекислый газ получается в результате сжигания или
гниения органических веществ. Оксид углерода
содержится в воздухе и подземных минеральных
источниках. Люди и животные тоже выделяют
углекислый газ при выдыхании воздуха. Растения без
освещения выделяют его, а во время фотосинтеза
интенсивно поглощают. Благодаря процессу
метаболизма клеток всех живых существ оксид
углерода является одним из главных составляющих
окружающей природы.

Этот газ не токсичен, но если он скапливается в большой
концентрации, может начаться удушье (гиперкапния), а при его
недостатке развивается противоположное состояние –
гипокапния. Диоксид углерода пропускает ультрафиолетовые
лучи и отражает инфракрасные. Он является парниковым газом,
который непосредственно влияет на глобальное потепление. Это
происходит из-за того, что уровень его содержания в атмосфере
постоянно растет, что и приводит к парниковому эффекту.

Интересные факты
Английский учёный Джозеф Пристли в 1767
году заинтересовался природой пузырьков,
которые выходят на поверхность при
брожении пива. Над пивным чаном он
поместил чашу с водой, которую затем
попробовал на вкус, и обнаружил, что она
обладает освежающим действием. Пристли
открыл не что иное, как углекислый газ,
который и сегодня используется при
изготовлении газированных напитков. Через
пять лет Пристли опубликовал работу, в
которой описал более совершенный метод
получения углекислого газа путём реакции
серной кислоты с мелом.

Удивительным фактом является то, что не только человек может быть
в состоянии алкогольного опьянения. Ученые обнаружили, что
подобное «пьяное» поведение бывает и у рыб. Только пьянеют они не
от спирта, а от углекислого газа.
Обитатели океана в буквальном смысле теряют голову, если в воде
повышается концентрация СО2.Нарушение координации и
исчезновение чувства опасности – это основные проявления такого
состояния.
Этот странный феномен был обнаружен исследователем
университета Дж. Кука Филиппом Мандейем. Он экспериментировал
с рифовыми рыбами, помещая их в аквариумы, в которых было
повышенное содержание СО2. И подопытные рыбки начинали вести
себя неожиданным образом, например, плыли на запахи хищников.
Йоран Нильссон (коллега исследователя из Осло) предположил, что
углекислый газ при взаимодействии с водой океана повышает ее
кислотность. Поэтому химический баланс рыб нарушается из-за того,
что им нужно поддерживать более высокую концентрацию ионов
внутри клеток. В итоге, создается эффект очень напоминающий
опьянение и они начинают вести себя не адекватно.

Средний дом выделяет в два раза больше углекислого газа, чем средний
автомобиль.

Сухой лед получил свое название изза внешнего сходства со обычным
льдом. Но это не твердая форма
воды, а углекислого газа (СО2),
который не имеет запаха, вкуса и
цвета. Температура сухого льда
составляет -78,5 градусов Цельсия.
Чаще всего его используют для
охлаждения мороженого или в
генераторах тумана на съемочных
площадках. Испаряясь, сухой лед
снова превращается в газ, охлаждает
воздух и приводит к конденсации
паров воды, что и создает
«туманный эффект».

Природное содержание углекислого газа в атмосфере менялось на
протяжении истории между 180 и 300 частями к миллиону
(промилле). Сегодня уровень СО2 колеблется на отметке в 380
промилле, что на 25% большем, чем самый высокий показатель в
естественной среде.
В 1997 году, содержание СО2 в атмосфере увеличилось на 2,87
промилле, данное увеличение было больше, чем в какой-либо
другой год современной истории.
Из недр Земли исходит множество природных испарений, паров
воды, большое количество углекислого газа (СО2) и других газов,
которые, попадая в атмосферу, поглощают солнечную энергию и
излучают её в обратную сторону. Этот тип потепления называется
«естественным парниковым эффектом». «Парниковый эффект»,
вопреки всему прочему, вызывает глобальное изменение климата
из-за повышения концентрации СО2 в атмосфере нашей планеты.

Шведский учёный Сванте Аррениус ещё в 1896 году
понял, что производственная деятельность человека
уже превосходит способность Земли к естественному
поглощению углекислого газа
Сжигание ископаемого топлива в настоящее время
добавляет около шести миллиардов тонн углекислого
газа в атмосферу нашей планеты каждый год. Только
половина газов из этих выбросов перерабатывается
лесами и океанами.
Массовые вырубки лесов являются причиной 20%
мирового потепления в результате загазованности,
запрещая реабсорбцию углекислого газа.

Атмосфера Земли в настоящее время содержит на 40% больше СО2, чем
до промышленной революции.
Население Соединённых Штатов составляет 5% от мирового сообщества,
но американская нация создаёт спрос на 25% коммерческого потребления
энергии в мире и производит 22% промышленных выбросов углекислого
газа, в сравнении с мировыми.
Около 75% ежегодного прироста содержания углекислого газа в
атмосфере характеризуется сжиганием ископаемого топлива.
Более 20% выбросов углекислого газа приходится на долю бензиновых
двигателей автомобилей. Хотя лидерство по порче экологии всё еще
принадлежит электростанциям на ископаемом топливе.
Значительное повышение СО2 в атмосфере конечно может увеличить
температуру, но не настолько как водяной пар, доля которого составляет
более 90% в основных компонентах для создания парникового эффекта.

Газировка, вулкан, Венера, рефрижератор – что между ними общего? Углекислый газ. Мы собрали для Вас самую интересную информацию об одном из самых важных химических соединений на Земле.

Что такое диоксид углерода

Диоксид углерода известен в основном в своем газообразном состоянии, т.е. в качестве углекислого газа с простой химической формулой CO2. В таком виде он существует в нормальных условиях – при атмосферном давлении и «обычных» температурах. Но при повышенном давлении, свыше 5 850 кПа (таково, например, давление на морской глубине около 600 м), этот газ превращается в жидкость. А при сильном охлаждении (минус 78,5°С) он кристаллизуется и становится так называемым сухим льдом, который широко используется в торговле для хранения замороженных продуктов в рефрижераторах.

Жидкая углекислота и сухой лед получаются и применяются в человеческой деятельности, но эти формы неустойчивы и легко распадаются.

А вот газообразный диоксид углерода распространен повсюду: он выделяется в процессе дыхания животных и растений и является важной составляющей частью химического состава атмосферы и океана.

Свойства углекислого газа

Углекислый газ CO2 не имеет цвета и запаха. В обычных условиях он не имеет и вкуса. Однако при вдыхании высоких концентраций диоксида углерода можно почувствовать во рту кисловатый привкус, вызванный тем, что углекислый газ растворяется на слизистых и в слюне, образуя слабый раствор угольной кислоты.

Кстати, именно способность диоксида углерода растворяться в воде используется для изготовления газированных вод. Пузырьки лимонада – тот самый углекислый газ. Первый аппарат для насыщения воды CO2 был изобретен еще в 1770 г., а уже в 1783 г. предприимчивый швейцарец Якоб Швепп начал промышленное производство газировки (торговая марка Schweppes существует до сих пор).

Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,5 раза, поэтому имеет тенденцию «оседать» в его нижних слоях, если помещение плохо вентилируется. Известен эффект «собачьей пещеры», где CO2 выделяется прямо из земли и накапливается на высоте около полуметра. Взрослый человек, попадая в такую пещеру, на высоте своего роста не ощущает избытка углекислого газа, а вот собаки оказываются прямо в густом слое диоксида углерода и подвергаются отравлению.

CO2 не поддерживает горение, поэтому его используют в огнетушителях и системах пожаротушения. Фокус с тушением горящей свечки содержимым якобы пустого стакана (а на самом деле — углекислым газом) основан именно на этом свойстве диоксида углерода.

Углекислый газ в природе: естественные источники

Углекислый газ в природе образуется из различных источников:

• Дыхание животных и растений.
  Каждому школьнику известно, что растения поглощают углекислый газ CO2 из воздуха и используют его в процессах фотосинтеза. Некоторые хозяйки пытаются обилием комнатных растений искупить недостатки . Однако растения не только поглощают, но и выделяют углекислый газ в отсутствие света – это часть процесса дыхания. Поэтому джунгли в плохо проветриваемой спальне – не очень хорошая идея: ночью уровень CO2 будет расти еще больше.
• Вулканическая деятельность.
  Диоксид углерода входит в состав вулканических газов. В местностях с высокой вулканической активностью CO2 может выделяться прямо из земли – из трещин и разломов, называемых мофетами. Концентрация углекислого газа в долинах с мофетами столь высока, что многие мелкие животные, попав туда, умирают.
• Разложение органических веществ.
  Углекислый газ образуется при горении и гниении органики. Объемные природные выбросы диоксида углерода сопутствуют лесным пожарам.

Углекислый газ «хранится» в природе в виде углеродных соединений в полезных ископаемых: угле, нефти, торфе, известняке. Гигантские запасы CO2 содержатся в растворенном виде в мировом океане.

Выброс углекислого газа из открытого водоема может привести к лимнологической катастрофе, как это случалось, например, в 1984 и 1986 гг. в озерах Манун и Ньос в Камеруне. Оба озера образовались на месте вулканических кратеров – ныне они потухли, однако в глубине вулканическая магма все еще выделяет углекислый газ, который поднимается к водам озер и растворяется в них. В результате ряда климатических и геологических процессов концентрация углекислоты в водах превысила критическое значение. В атмосферу было выброшено огромное количество углекислого газа, который наподобие лавины спустился по горным склонам. Жертвами лимнологических катастроф на камерунских озерах стали около 1 800 человек.

Искусственные источники углекислого газа

Основными антропогенными источниками диоксида углерода являются:

• промышленные выбросы, связанные с процессами сгорания;
• автомобильный транспорт.

Несмотря на то, что доля экологичного транспорта в мире растет, подавляющая часть населения планеты еще не скоро будет иметь возможность (или желание) перейти на новые автомобили.

Активное сведение лесов в промышленных целях также ведет к повышению концентрации углекислого газа СО2 в воздухе.

CO2 – один из конечных продуктов метаболизма (расщепления глюкозы и жиров). Он выделяется в тканях и переносится при помощи гемоглобина к легким, через которые выдыхается. В выдыхаемом человеком воздухе около 4,5% диоксида углерода (45 000 ppm) – в 60-110 раз больше, чем во вдыхаемом.

Углекислый газ играет большую роль в регуляции кровоснабжения и дыхания. Повышение уровня CO2 в крови приводит к тому, что капилляры расширяются, пропуская большее количество крови, которое доставляет к тканям кислород и выводит углекислоту.

Дыхательная система тоже стимулируется повышением содержания углекислого газа, а не нехваткой кислорода, как может показаться. В действительности нехватка кислорода долго не ощущается организмом и вполне возможна ситуация, когда в разреженном воздухе человек потеряет сознание раньше, чем почувствует нехватку воздуха. Стимулирующее свойство CO2 используется в аппаратах искусственного дыхания: там углекислый газ подмешивается к кислороду, чтобы «запустить» дыхательную систему.

Углекислый газ и мы: чем опасен СO2

Углекислый газ необходим человеческому организму так же, как кислород. Но так же, как с кислородом, переизбыток углекислого газа вредит нашему самочувствию.

Большая концентрация CO2 в воздухе приводит к интоксикации организма и вызывает состояние гиперкапнии. При гиперкапнии человек испытывает трудности с дыханием, тошноту, головную боль и может даже потерять сознание. Если содержание углекислого газа не снижается, то далее наступает черед – кислородного голодания. Дело в том, что и углекислый газ, и кислород перемещаются по организму на одном и том же «транспорте» – гемоглобине. В норме они «путешествуют» вместе, прикрепляясь к разным местам молекулы гемоглобина. Однако повышенная концентрация углекислого газа в крови понижает способность кислорода связываться с гемоглобином. Количество кислорода в крови уменьшается и наступает гипоксия.

Такие нездоровые для организма последствия наступают при вдыхании воздуха с содержанием CO2 больше 5 000 ppm (таким может быть воздух в шахтах, например). Справедливости ради, в обычной жизни мы практически не сталкиваемся с таким воздухом. Однако и намного меньшая концентрация диоксида углерода отражается на здоровье не лучшим образом.

Согласно выводам некоторых , уже 1 000 ppm CO2 вызывает у половины испытуемых утомление и головную боль. Духоту и дискомфорт многие люди начинают ощущать еще раньше. При дальнейшем повышении концентрации углекислого газа до 1 500 – 2 500 ppm критически , мозг «ленится» проявлять инициативу, обрабатывать информацию и принимать решения.

И если уровень 5 000 ppm почти невозможен в повседневной жизни, то 1 000 и даже 2 500 ppm легко могут быть частью реальности современного человека. Наш показал, что в редко проветриваемых школьных классах уровень CO2 значительную часть времени держится на отметке выше 1 500 ppm, а иногда подскакивает выше 2 000 ppm. Есть все основания предполагать, что во многих офисах и даже квартирах ситуация похожая.

Безопасным для самочувствия человека уровнем углекислого газа физиологи считают 800 ppm.

Еще одно исследование обнаружило связь между уровнем CO2 и окислительным стрессом: чем выше уровень диоксида углерода, тем больше мы страдаем от , который разрушает клетки нашего организма.

Углекислый газ в атмосфере Земли

В атмосфере нашей планеты всего около 0,04% CO2 (это приблизительно 400 ppm), а совсем недавно было и того меньше: отметку в 400 ppm углекислый газ перешагнул только осенью 2016 года. Ученые связывают рост уровня CO2 в атмосфере с индустриализацией: в середине XVIII века, накануне промышленного переворота, он составлял всего около 270 ppm.

Устаревшее - шипучие воды, просторечное - газировка.

Это прохладительный напиток из обычной ароматизированной или минеральной воды, насыщенной углекислым газом.

Виды. По уровню насыщения углекислым газом существует три вида газированной воды:

Слабогазированная, при уровне насыщения углекислым газом 0,2-0,3 %,

Среднегазированная - 0,3-0,4 %,

Сильногазированная - выше 0,4 %.

Производство. Газацию проводят двумя способами.

1. Механическим - насыщение жидкости диоксидом углерода, минеральные и фруктовые воды, газированные или шипучие вода и вина. Напитки газируются в специальных аппаратах - сатураторах, сифонах, акратофорах, металлических баках под давлением, пред этим охлаждая и выводя из воды воздух. Напитки насыщают до 5-10 г/л. Во время насыщения углекислым газом воды обеззараживания её не происходит.

2. Химическим - напиток газируют углекислотой при брожении: акратофорное и бутылочное шампанское, пиво, сидр, игристые вина, хлебный квас или при взаимодействии питьевой соды и кислоты - зельтерская вода (она же содовая).

Альтернативные углекислоте газы. Газированная вода производится и продаётся, она насыщена либо кислородом, либо смесью закиси азота и углекислого газа.

История. Газированная природная вода известна с древних времён. Использовалась она в лечебных целях. Гиппократ этой воде посвятил целую главу своего труда и больным велел её не только пить, но и купаться в ней. С 18 века минеральную воду из источников разливают в бутылки и развозят по миру. Но она дорогая была и быстро выдыхалась.

Английский химик Джозеф Пристли в 1767 году первым создал газированную воду.

В 1770 году швед Тоберн Бергман сконструировал аппарат, способный под давлением с помощью насоса насыщать воду пузырьками углекислого газа, и назвал его сатуратором (saturo - насыщать).

Промышленное производство газированной воды первым начал Якоб Швепп. В 1783 году он усовершенствовал сатуратор и построил установку для производства газированной воды.

Свойства углекислого газа в составе газированной воды.

Углекислый газ хорошо растворяется в воде, точно так же, как и другие газы, которые вступают с водой в химическое взаимодействие: диоксид серы, сероводород, аммиак и другие. Другие газы меньше расстворимы в воде. Углекислый газ служит консервантом и на упаковке обозначается кодом Е290.

Влияние на здоровье. В литейных цехах согласно Межотраслевым правилам по охране труда в литейном производстве следует предусматривать устройства, обеспечивающие работников подсоленой газированной водой, в составе которой 0,5% поваренной соли из расчёта 4-5 литров на человека в смену.

Слишком сильное увлечение сладкой газированной водой увеличивает вероятность ожирения, а также сахарного диабета. Во многих странах мира введён запрет на торговлю газированными напитками на территории школ.

Ух, ты!.. Вот, это да!.. Будьте здоровы!..