Методы регистрации
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 CO2 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.
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 CO2 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.
Диокси́д углеро́да (двуо́кись углеро́да, углеки́слый газ, окси́д углеро́да (IV), диокси́д углеро́да, у́гольный ангидрид, углекислота́) — CO2, бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом.
Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет 0,038 %.
Не следует путать с Диоксин.
Оксиды металлов, например, оксид меди((II))
, оксид железа((III))
, оксид кальция
, являются твёрдыми кристаллическими веществами.
Некоторые оксиды неметаллов при обычных условиях также находятся в твёрдом агрегатном состоянии. Например, твёрдыми веществами являются оксид кремния((IV))
и оксид серы((VI))
Жидким веществом является оксид водорода, то есть вода
Среди оксидов неметаллов при нормальных условиях некоторые являются газообразными веществами. Например,
Цвет оксидов может быть самым разнообразным.
Отметим, что бесцветным, например, является оксид кремния в виде кварца или горного хрусталя. Из жидких оксидов цвета не имеет вода. Большинство газообразных оксидов также не имеет окраски, но оксид азота((IV))
— газообразное вещество бурого цвета.
— вещество красно-коричневого цвета:
Рис. (1). Оксид железа((III))
Рис. (2). Оксид меди((II))
Рис. (3). Оксид магния
Рис. (4). Оксид хрома((III))
Риски, связанные с воздействием оксидов на организм
Самый ядовитый из оксидов — оксид углерода((II)), или угарный газ
. Его молекулы связываются гемоглобином крови намного прочнее, чем молекулы кислорода. Поэтому при наличии даже незначительной примеси этого вещества в воздухе человек может погибнуть от удушья.
Ядовитыми также являются диоксид серы
и диоксид азота
Рис. 1. Оксид железа(III) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ee/Iron%28III%29-oxide-sample.jpg/1280px-Iron%28III%29-oxide-sample.jpg
Рис. 2. Оксид меди(II) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/CopperIIoxide.jpg
Рис. 3. Оксид магния https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/13/Magnesium_oxide.jpg
Рис. 4. Оксид хрома(III) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/03/Chromium%28III%29-oxide_pigment.jpg
Оксид углерода(IV) (углекислый газ, диоксид углерода, двуокись углерода, угольный ангидрид) — CO2, бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом.
Не следует путать с Диоксином.
Плотность при нормальных условиях 1,97 кг/м³. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.
Углекислый газ легко пропускает ультрафиолетовые лучи и лучи видимой части спектра, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают её. В то же время он поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и является одним из парниковых газов, вследствие чего принимает участие в процессе глобального потепления. Постоянный рост уровня содержания этого газа в атмосфере наблюдается с начала индустриальной эпохи.
образуется при неполном сгорании топлива. Это бесцветный газ без запаха. Он плохо растворяется в воде ((2,3) см³ в (100) см³ при (20) °С). Оксид углерода((II)) очень ядовит. При вдыхании его молекулы связываются с гемоглобином крови и препятствуют переносу кислорода.
Оксид углерода((II)) относится к оксидам. При обычных условиях он не реагирует с водой, кислотами и основаниями.
Является сильным . Восстановительные свойства проявляет в реакциях с оксидами металлов и кислородом. Оксид углерода((II)) отнимает кислород от оксидов металлов. В результате реакции образуются металл и углекислый газ:
Оксид углерода((II)) горит на воздухе голубым пламенем:
В реакции выделяется большое количество тепла.
Оксид углерода((IV)), или углекислый газ
— бесцветный газ без запаха. Он примерно в (1,5) раза тяжелее воздуха. Малорастворим в воде (при комнатной температуре в (1) объёме воды растворяется (0,88) объёма
). При охлаждении и повышенном давлении углекислый газ превращается в твёрдое вещество — «сухой лёд», который способен возгоняться, т. е. из твёрдого состояния переходить сразу в газообразное.
Рис. (1). Сухой лёд
Оксид углерода((IV)) — типичный оксид. Он взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. В реакции с водой образуется неустойчивая
В реакциях с основными оксидами и щелочами образуются
При взаимодействии щёлочи с избытком углекислого газа образуются :
В углекислом газе степень окисления углерода максимальная, поэтому он может проявлять свойства. Так, магний горит в атмосфере углекислого газа:
В природе углекислый газ образуется при дыхании и сгорании топлива, при гниении и тлении органических веществ, а поглощается растениями в процессе фотосинтеза.
- в качестве топлива;
- как восстановитель в производстве чугуна;
- для получения метанола.
- в производстве газированных напитков;
- для тушения пожаров;
- для охлаждения пищевых продуктов («сухой лёд»).
называют сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород.
В оксидах химический элемент кислород находится в степени окисления (–2).
Оксиды — весьма распространённый в природе класс соединений. Они находятся в воздухе, распространены в гидросфере и литосфере.
— оксид водорода, или вода.
На Земле вода встречается во всех трёх агрегатных состояниях — газообразном (водяной пар), жидком и твёрдом (лёд, снег). На долю воды также приходится большая часть массы живых организмов.
— оксид углерода((IV)), двуокись углерода или углекислый газ.
Как вы уже знаете, углекислый газ нужен зелёным растениям для фотосинтеза.
Рис. (4). Фотосинтез
Оксид углерода((IV)), находящийся в твёрдом агрегатном состоянии, называют сухим льдом.
— оксид углерода((II)), угарный газ.
Примесь этого очень ядовитого вещества может содержаться в воздухе. Основным источником загрязнения является транспорт. Угарный газ образуется в результате неполного сгорания топлива. Этот же оксид образуется и во время пожаров.
В природе этот оксид встречается в виде минерала гематита. Он составляет основу руды, называемой красным железняком.
— оксид кремния((IV)).
В природе встречается в виде кварцевого песка, кварца, горного хрусталя.
Оксиды принято группировать в зависимости от их способности реагировать с кислотами и основаниями. Различают три важнейшие группы оксидов: основные, кислотные и амфотерные. Их относят к солеобразующим оксидам. Существуют также оксиды, которые называют несолеобразующими.
называют оксиды, которые реагируют с кислотами, образуя соль и воду.
Основные оксиды образуются химическими элементами — металлами. Как правило, степень окисления элемента, образующего основный оксид, является невысокой: (+1) или (+2).
Примеры основных оксидов:
, оксид меди((II))
называют оксиды, которые реагируют с основаниями, образуя соль и воду.
Кислотные оксиды образуют элементы — неметаллы. Например, оксид серы((VI))
, оксид азота((IV))
Также кислотные оксиды могут быть образованы металлическими химическими элементами, в которых те проявляют степень окисления от (+5) до (+7). Например, оксид хрома((VI))
и оксид марганца((VII))
называют оксиды, которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями, образуя соли.
Амфотерные свойства проявляет оксид цинка
, оксид алюминия
, оксид бериллия
Если металлический элемент имеет переменную валентность (проявляет несколько степеней окисления), то из всех образуемых им оксидов амфотерными свойствами обладают те, в которых этот элемент имеет промежуточную валентность (промежуточную степень окисления).
Например, хром может проявлять валентность равную двум, трём, шести.
Амфотерными свойствами обладает именно оксид хрома((III))
оксиды — оксиды, не реагирующие с кислотами или основаниями при обычных условиях.
К ним относятся: оксид углерода((II))
, оксид кремния((II))
Они не имеют кислотных гидроксидов, не вступают в реакции с образованием солей.
В соответствии с номенклатурой ИЮПАК, оксиды называют словом «оксид», после которого следует наименование химического элемента в родительном падеже.
— оксид натрия,
— оксид алюминия.
Если элемент, образующий оксид, имеет переменную степень окисления (или валентность), то в названии оксида указывается его степень окисления римской цифрой в скобках сразу после названия (без пробела).
— оксид меди((I)),
— оксид меди((II)),
— оксид железа((II)),
— оксид железа((III)),
— оксид хлора((VII)).
Часто используют и другие наименования оксидов по числу атомов кислорода: если оксид содержит только один атом кислорода, то его называют монооксидом, или моноокисью, если два — диоксидом, или двуокисью, если три — то триоксидом, или трёхокисью и т. д.
Например: монооксид углерода
, триоксид серы
Также распространены исторически сложившиеся (тривиальные) названия оксидов, например, угарный газ
, серный ангидрид
Знакомство с оксидами обычно начинается на уроках химии в 8 классе. Из этой статьи вы узнаете, что такое оксиды в химии, их классификацию и свойства, а также способы получения.
Определение оксидовОксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов (т. е. бинарные соединения), один из которых — кислород в степени окисления −2.Общая формула оксидов: ЭxOy, где Э – химический элемент, а x и y — индексы, определяемые степенью окисления химических элементов.Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почтуТвоя пятёрка по английскому.С подробными решениями домашки от SkysmartВиды оксидовВсе оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие.Несолеобразующие оксиды — это оксиды, которые не взаимодействуют с кислотами и щелочами, то есть не способны образовать соли.К несолеобразующим оксидам относят: CO, SiO, N2O, NO.Солеобразующие оксиды — это оксиды, которые взаимодействуют с кислотами и щелочами с образованием солей.Солеобразующие оксиды делятся на три группы:Основные оксиды — это оксиды, образованные металлами со степенью окисления +1 или +2.Примеры основных оксидов: Na+12O, Ca+2O, Ba+2O.Амфотерные оксиды — оксиды, образованные металлами со степенью окисления +3 или +4.К амфотерным оксидам относят также: ZnO, BeO, PbO, SnO.Несмотря на то, что эти металлы проявляют степень окисления +2 в данных соединениях, их оксиды проявляют амфотерные свойства.Примеры амфотерных оксидов: Al+32O3, Fe2+3O3.Кислотные оксиды — оксиды, образованные металлами с валентностью V и более или неметаллами с любой валентностью (за исключением несолеобразующих оксидов, то есть CO, SiO, N2O, NO).Примеры кислотных оксидов: S+6O3, N2+5O5, Mn2+7O7.Если один и тот же химический элемент образовывает несколько оксидов, то с увеличением степени окисления основные свойства оксидов ослабевают и усиливаются кислотные.CrO (оксид хрома (II)) — проявляет основные свойства;Cr2O3 (оксид хрома (III)) — проявляет амфотерные свойства;CrO3 (оксид хрома (VI)) — проявляет кислотные свойства.Закрепим знания о типах оксидов, изучив схему:Номенклатура оксидовНазвания оксидов строятся по систематической номенклатуре следующим образом:Пишем слово «оксид».Указываем название второго химического элемента в родительном падеже.Если этот элемент имеет переменную валентность, то указываем валентность элемента в этом соединении в скобках римской цифрой.Примеры названий оксидов:Fe2O3 — оксид железа (III). Читается: феррум два о три.Na2O — оксид натрия. Читается: натрия два о. SO3 — оксид серы (VI). Читается: эс о три. До появления систематической номенклатуры вещества называли по присущим им специфическим свойства (цвету, запаху и т. д.). Такой способ названия веществ — тривиальная номенклатура. Некоторые названия используются и сейчас. Названия некоторых оксидов: таблицаХимические свойства основных оксидов1. Взаимодействие с водойС водой способны реагировать оксиды тех металлов, которым соответствуют растворимые гидроксиды. То есть с водой реагируют только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов.Оксид магния взаимодействует с водой только при нагревании.2. Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотамиОсновные оксиды, соответствующие щелочам, взаимодействуют со всеми кислотными оксидами и кислотами. Оксиды неактивных металлов взаимодействуют только с кислотными оксидами, соответствующими сильным кислотам, или с сильными кислотами.3. Взаимодействие с амфотерными оксидамиВ эту реакцию могут вступать только основные оксиды щелочных или щелочноземельных металлов. При сплавлении двух оксидов образуется соль. Как составлять такие соли: металл в этой соли берем из основного оксида, а кислотный остаток из амфотерного оксида (они проявляют более кислотные свойства).Химические свойства кислотных оксидов1. Взаимодействие с водойКислотные оксиды взаимодействуют с водой с образованием соответствующих кислот. За исключением SiO2, которому соответствует нерастворимая кремниевая кислота.2. Взаимодействие с основными оксидами и щелочамиКислотные оксиды сильных кислот способны взаимодействовать с любыми основными оксидами или основаниями.Кислотные оксиды, соответствующие слабым кислотам (такие как CO2, SO2), способны взаимодействовать с основными оксидами, соответствующим щелочам, а также с щелочами.3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидамиС амфотерными оксидами в реакцию вступают кислотные оксиды — как правило, сильных кислот.Химические свойства амфотерных оксидов1. Взаимодействие с водойАмфотерные оксиды не взаимодействуют с водой — даже при нагревании!2. Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотойАмфотерные оксиды взаимодействуют только с сильными и средними кислотами и их оксидами.3. Взаимодействие с основными оксидамиАмфотерные оксиды взаимодействуют только с теми оксидами, которые соответствуют щелочам. Реакция протекает только в расплаве, так как в растворе такие оксиды взаимодействуют преимущественно с водой с образованием щелочей.4. Взаимодействие со щелочамиПродукты взаимодействия амфотерных оксидов со щелочами зависят от условий проведения реакции. В растворе образуются комплексные соли, а при сплавлении – средние соли.Получение оксидов1. Окисление металловПочти все металлы окисляются кислородом до устойчивых степеней окисления.Например: 4Al + 3O2 = 2Al2O3Не взаимодействуют с кислородом: платина, золото и палладий.
Металлы с переменной степенью окисления, как правило, образуют соединения в степени окисления +3:4Cr + 3O2 = 2Cr2O3При взаимодействии щелочных металлов (элемента IA группы) образуются пероксиды Me2O2 или надпероксиды MeO2, где Ме — щелочной металл.2. Окисление простых веществ — неметалловПри окислении неметаллов в избытке кислорода, как правило, образуются высшие оксиды (это оксиды, в которых неметалл проявляют высшую степень окисления):4P + 5O2 (избыток) = 2P2O5При недостаточном количестве кислорода образуются оксиды неметаллов в промежуточной степени окисления:4P + 3O2 (недостаток) = 2P2O3Существуют и исключения. Например, сера окисляется лишь до оксида серы (IV) даже в избытке кислорода:S + O2 = SO2Или азот, который взаимодействует с кислородом только при температуре 2 000̊С или под действием электрического разряда с образованием оксида азота (II):N2 + O2 = 2NOГалогены (элементы VIIA группы) вовсе не взаимодействуют с кислородом, так же как и инертные газы (элементы VIIIA группы).
3. Разложение гидроксидовНекоторые кислоты и гидроксиды неустойчивы и самопроизвольно разлагаются по схеме:Гидроксид (кислота) = оксид + водаH2SO3 = SO2↑ + H2OH2CO3 = CO2↑ + H2OAg(OH) = Ag2O + H2ONH4OH = NH3↑ + H2OОксиды тяжелых металлов (нерастворимые гидроксиды) и кремниевая кислота разлагаются при нагревании по той же самой схеме.4. Окисление сложных веществСложные бинарные (состоящие из двух химических элементов) соединения окисляются с образованием двух оксидов этих элементов в устойчивых степенях окисления.2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2OТакже оксиды получают разложением солей, например, карбонатов, нитратов сульфатов и т. д.Например, Li2CO3 = Li2O + CO2↑Мы узнали, какие вещества в химии называют оксидами, какие бывают оксиды, а также разобрали свойства каждого вида. Осталось подкрепить теорию практикой — а сделать это можно на курсах по химии в онлайн-школе Skysmart!
Применение
В пищевой промышленности диоксид углерода используется как консервант и обозначается на упаковке под кодом Е290, а также в качестве разрыхлителя теста.
Жидкая углекислота (жидкая пищевая углекислота) — сжиженный углекислый газ, хранящийся под высоким давлением (~ 65-70 Атм). Бесцветная жидкость. При выпуске жидкой углекислоты из баллона в атмосферу часть её испаряется, а другая часть образует хлопья сухого льда.
Баллоны с жидкой углекислотой широко применяются в качестве огнетушителей и для производства газированной воды и лимонада. Углекислый газ используется в качестве активной среды при сварке проволокой так как при температуре дуги углекислота разлагается на угарный газ СО и кислород который в свою очередь и входит в заимодействие с жидким металом окисляя его. Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.
Твёрдая углекислота — сухой лёд — используется в качестве хладагента в ледниках и морозильных установках.
Ссылки
- International Chemical Safety Card 0021 (англ.)
- CID 280 с сайта PubChem (англ.)
- CO2 Диоксид углерода, свойства, применение (англ.)
- Фазовая диаграмма (давление-температура)для диоксида углерода
- Molview from bluerhinos.co.uk Диоксид углерода в 3D
- Dry Ice information (англ.)
- Trends in Atmospheric Carbon Dioxide (NOAA)
- 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
.
.
В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290.
Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения, в огнетушителях и для производства газированной воды и лимонада.
Углекислый газ используется в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его диссоциация 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 аргоне или гелии.
Когда углекислота применяется в газовой фазе, то для хранения она используется под давлением, как сжиженный газ, в виде жидкой фазы. Хранение углекислоты в баллоне в сжиженном состоянии намного выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру 31°С. Когда в 40-литровый баллон с нормальным давлением 100 кгс/сm² залито 30 кг сжиженного углекислого газа, то при температуре 31°С в баллоне будет только жидкая фаза с давлением 100 кгс/сm². Если температура будет выше, то следует уменьшить заполнение баллона или использовать баллоны с более высоким рабочим давлением. Если углекислота будет охлаждаться, то при температуре 21°С при нормальном заполнении в баллоне появиться газовая фаза.
Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле и т.д.
Концентрация
Плотность при нормальных условиях 1,98 г/л. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.
По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует угольную кислоту. Реагирует со щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом — реакция Кольбе) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).
Диоксид углерода играет одну из главных ролей в живой природе, участвуя во многих процессах метаболизма живой клетки. Диоксид углерода получается в результате множества окислительных реакций у животных, и выделяется в атмосферу с дыханием. Углекислый газ атмосферы — основной источник углерода для растений. Однако, ошибкой будет утверждение, что животные только выделяют углекислый газ, а растения — только поглощают его. Растения поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза, а без освещения они тоже его выделяют.
Диоксид углерода не токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье (см. Гиперкапния). Недостаток углекислого газа тоже опасен (см. Гипокапния)
Углекислый газ в организмах животных имеет и физиологическое значение, например, участвует в регуляции сосудистого тонуса (см. Артериолы).
Получение
В промышленности получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Смесь газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании разлагается, высвобождая углекислоту. При промышленном производстве закачивается в баллоны.
В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора с соляной кислотой.
Таблица оксидов (3 часть)
Изменения концентрации атмосферного углекислого газа (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.
Вегетация в тропиках практически не зависит от сезона, сухой пояс пустынь 20—30° (обоих полушарий) дает малый вклад в круговорот углекислоты, а полосы суши, наиболее покрытые растительностью, расположены на Земле асимметрично (в Южном полушарии в средних широтах находится океан).
Большое количество углекислоты растворено в океане.
Углекислый газ составляет значительную часть атмосфер некоторых планет Солнечной системы: Венеры, Марса.
Таблица оксидов.
Оксиды: основные оксиды, кислотные оксиды, амфотерные оксиды:
Оксид (именуемые также окисел, окись) – это бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом.
Химический элемент кислород по электроотрицательности находится на втором месте после фтора, поэтому к оксидам относятся почти все соединения химических элементов с кислородом. Исключение составляет, например, дифторид кислорода OF2.
В зависимости от химических свойств различают:
— солеобразующие оксиды:
- основные оксиды. К ним относятся оксиды металлов, степень окисления которых +1, + 2;
- кислотные оксиды. К ним относятся оксиды металлов со степенью окисления +5, + 6, + 7, и оксиды неметаллов;
- амфотерные оксиды. К ним относятся оксиды металлов со степенью окисления +3, +4, и оксиды-исключения: ZnO, BeO, SnO, PbO;
— несолеобразующие оксиды: оксид углерода (II) СО, оксид азота (I) N2O, оксид азота (II) NO, оксид кремния (II) SiO и оксид серы (II) SO.
В зависимости от количества атомов элементов в оксиде, кроме кислорода различают:
— простые, включающие в молекулу атомы одного элемента, кроме кислорода, и находящихся в в одной степени окисления. Например, оксид лития Li2O.
— сложные оксиды, включающие в молекулу атомы двух и более элементов, кроме кислорода. Например, оксид лития-кобальта (III) Li2O·Co2O3;
— двойные оксиды, в которые атомы одного и того же элемента входят в двух или более степенях окисления. Например, оксид марганца (II, IV) Mn5O8. Во многих случаях такие оксиды могут рассматриваться как соли кислородсодержащих кислот.
В промышленных количествах углекислота выделяется из дымовых газов, или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов (известняк, доломит) или при производстве алкоголя. 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 СО₂, 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. Использование реакции серной кислоты с мелом или мрамором приводит к образованию малорастворимого сульфата кальция, который мешает реакции, и который удаляется значительным избытком кислоты.
Для приготовления 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.
Интересные факты
Оксид углерода (IV) – углекислый газ, газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, растворим в воде, 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. Мало растворим в воде (1 объем углекислого газа в одном объеме воды при 15 °С).
По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует угольную кислоту. Реагирует со щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом ) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).
Диоксид углерода играет одну из главных ролей в живой природе, участвуя во многих процессах метаболизма живой клетки. Диоксид углерода получается в результате множества окислительных реакций у животных, и выделяется в атмосферу с дыханием. Углекислый газ атмосферы — основной источник углерода для растений. Однако, ошибкой будет утверждение, что животные только выделяют углекислый газ, а растения — только поглощают его. Растения поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза, а без освещения они тоже его выделяют.
Литература
- Вукалович М.П., Алтунин В.В., Теплофизические свойства двуокиси углерода, Атомиздат, Москва, 1965. 456 с.
- Тезиков А.Д., Производство и применение сухого льда, Госторгиздат, Москва, 1960. 86 с.
- Гродник М.Г., Величанский А.Я., Проектирование и эксплуатация углеслотных установок, ″Пищевая промышленность″, Москва, 1966. 275 с.
- Талянкер Ю.Е., Особенности хранения баллонов со сжиженным газом, Журнал “Сварочное производство”, №11, 1972, Москва.
