- Что такое CO2
- Понятие, химические и физические свойства
- Откуда берется СО2?
- Роль диоксида углерода в человеческом организме
- СО2 в природе
- Вред повышения концентрации СО2 для человека и земли
- Область применения СО2
- Что такое углекислый газ
- Углекислый газ в атмосфере
- Углекислый газ в помещении
- Свойства углекислого газа
- Химические свойства
- Получение углекислого газа
- Лабораторные способы получения
- Промышленные способы получения
- Применение углекислого газа
- Влияние углекислого газа на организм человека
- Синдром больного здания
- Респираторный ацидоз
- Состояние организма человека в зависимости от уровня СО2
Что такое CO2
Что такое диоксид углерода и какие имеет химические свойства? Источники образования СО2. Влияние диоксида углерода на человека и атмосферу. Негативное воздействие. Область применения СО2.
Диоксид углерода один из самых распространенных химических соединений на земле. Наверняка Вы хотя бы раз слышали о его вреде для атмосферы и ускорении наступления глобального потепления.
Мы подготовили для Вас подробный обзор со всеми характеристиками этого вещества. В этой статье сможете найти ответы на такие вопросы, как: что такое СО2? какой вред может причинить человеку и окружающей среде? есть ли польза от этого соединения?
Понятие, химические и физические свойства
В научной литературе диоксид углерода характеризуется, как химическое соединение, в формуле которого присутствуют следующие компоненты: 1 атом углерода и 2 атома кислорода. Известны и другие названия этого вещества: углекислота, двуокись углерода или СО2.
Ответим на вопрос, что такое СО2 с точки зрения его химических и физический свойств:
Откуда берется СО2?
Все источники диоксида углерода на земле можно разделить на две большие категории: естественные (углекислый кислород
образуется независимо от воли человека) и искусственные (образование этого соединения является результатом
деятельности человечества). Ниже предлагаем подробно рассмотреть обе эти категории.
Углекислый газ это вещество, которое активно вырабатывается в природе без какого-либо стороннего вмешательства.
Происходит это следующими способами:
В природе углекислый газ встречается не только в чистом виде. Он также содержится во многих полезных ископаемых, например: нефти, известняке, торфе и т.д. Кроме того, большие запасы этого соединения находятся в мировом океане.
Концентрация СО2 в атмосфере начала резко расти с приходом индустриальной эпохи. Активная выработка этого газа является результатом деятельности человека. В чем это выражается:
Немалый “вклад” в рост концентрации СО2 на земле также вносит активная вырубка лесов. Сокращение количества зеленых насаждений только усугубляет ситуацию.
Роль диоксида углерода в человеческом организме
Вокруг часто говорят о вреде повышения концентрации СО2 для человека и атмосферы, однако нельзя не отметить ту большую роль, которую играет это химическое соединение в нашем организме.
В первую очередь углекислый газ это важное вещество, которое обеспечивает ауторегуляцию кровотока. При повышении СО2 в ткани или крови происходит следующий эффект:
Еще один полезный эффект СО2 для человека — положительное воздействие на миокард, что выражается в повышении его чувствительности. В итоге увеличивается частота и сила сердечных сокращений, растет сердечный выброс и объем крови (ударный и минутный). Такое воздействие дает возможность корректировать состояние гипоксии и гиперкапнии.
Также СО2 играет большую роль для дыхательной системы человека. Дыхание стимулируется именно за счет повышения уровня этого газа в крови.
Углекислый газ активно используется в аппаратах искусственного дыхания. Его подмешивают к кислороду. Такая смесь помогает запустить дыхательную систему.
СО2 в природе
Определенную роль углекислый кислород также играет и для окружающей среды. Это химическое соединение содержится в атмосфере, литосфере, биосфере и гидросфере. Здесь его роль заключается в обеспечении обмена углерода между этими оболочками земли.
Так как СО2 является парниковым газом, то от его концентрации напрямую зависит климат на планете. Связано это с тем, что он создает парниковый эффект — поглощает и удерживает инфракрасное излучение. Без этого свойства средняя температура воздуха на всей планете была бы на 30 градусов меньше.
Вред повышения концентрации СО2 для человека и земли
Углекислый газ начинает вредить только при повышении допустимой концентрации. Какие здесь могут быть негативные последствия:
Область применения СО2
Отвечая на вопрос, что такое СО2, нельзя не отметить роль этого химического соединения в промышленной сфере. Сегодня оно активно используется в самых разных отраслях, начиная с производства пищевых продуктов и заканчивая медициной.
Рассмотрим несколько наиболее распространенных областей применения СО2:
Как видно, углекислый газ играет большую роль для человека и всей планеты, участвуя в различных биологических, климатических и химических процессах. Перед человеком же стоит задача в контроле концентрации этого химического соединения. И если на глобальном уровне мы едва ли сможем изменить ситуацию, то обезопасить свое жилье от высоких объемов СО2 вполне в наших силах!
Углекислый газ содержится в воздухе в небольшом количестве, но он воздействует на человека на глубинном уровне. В статье вы найдете подробное описание химических, физических и биологических свойств газа, узнаете, где применяется в промышленности и медицине.
Что такое углекислый газ
Углекислый газ («диоксид углерода», «двуокись углерода», «угольный ангидрид», carbon dioxide) – газ, являющийся частью атмосферного воздуха. Форма обозначения вещества: СО2.
Его невозможно увидеть в привычных условиях, он прозрачен и пропускает ультрафиолет и видимый спектр световых волн. При значительном давлении он переходит в жидкую форму, это возможно на глубине свыше 590 метров.
Углекислый газ является частью всех мировых процессов газообмена в атмосфере, грунте и водных бассейнах. Он входит в состав всех живых организмов, а для большинства живых организмов и растений является одним из основных функциональных компонентов дыхания как жизненно важного процесса.
Человек применяет двуокись углерода в разнообразных целях, в частности – в виде защитной среды при сварке.
Углекислый газ в атмосфере
Углекислый газ в атмосфере находится в количестве до 0,045% – или порядка 800 миллиардов тонн только в виде газа. В воде и почве его ещё больше.
Сегодня это составляет порядка 400 ppm (400 миллионных частей). Для сравнения: 300-350 лет назад, до начала Великой индустриальной революции, когда в 17 веке был начато кардинальное преобразование мировой экономики в сторону индустриализации, этот параметр составлял около 250 ppm.
Интересно, что в черте города показатель доходит до 450-470 ppm, а в публичных заведениях по типу школы – 1000-1200 и более. Это говорит о негативном влиянии транспорта и скопления людей.
Несмотря на своё крошечное количество СО2 играет значительную роль для биосферы и экологии. Основная форма влияния – воздействие в качестве парникового газа:
Учёные рассчитали, что без присутствия этого эффекта среднегодовая температура на поверхности планеты находилась бы ниже на 25-30°С.
Углекислый газ в помещении
В помещении основным источником образования СО2 являются люди. Ежечасно взрослый человек выдыхает до 20 литров (0,5 кубометров) газа в спокойном состоянии и до 35-40 литров при значительной физической активности.
В зависимости от характера комнаты диоксид углерода может дополнительно образовываться от действия газового котла и плиты.
Средняя допустимая плотность углекислого газа для помещения – от 600 ppm, в связи с чем необходимо регулярно проветривать все жилые и технические помещения, включать соответствующие системы вентиляции или просто ненадолго открывать окна.
Углекислый газ тяжелее чистого воздуха примерно в полтора раза, поэтому он скапливается в помещениях подвального и цокольного расположения.
Полезная статья – Как варить вертикальный шов электросваркой
Свойства углекислого газа
Свойства углекислого газа таковы, что в нормальных условиях его невозможно прочувствовать. Ощущения запаха и вкуса появляются только при увеличении концентрации – проявится кисловатость во рту, вызванная образованием малого количества угольной кислоты на основе влаги слизистых оболочек.
Растворимость углекислого газа в воде и сиропах широко применяется в пищевой отрасли – для создания различных напитков.
В горении газ не участвует, что закономерно привело к его применению в современных устройствах для тушения огня (к примеру, углекислотные огнетушители). Токсичность отсутствует, остальные свойства с точки зрения безопасности человека следует оценивать аккуратно.
Основные свойства у углекислого газа следующие:
Теплопроводностью почти не обладает.
Полезная статья – Сварка силумина
Химические свойства
Основные химические свойства у соединения такие:
Данный оксид углерода имеет валентность IV: в молекуле присутствуют 2 атома кислорода, каждый из которых «оттягивает» на себя по 2 свободных электрона, в результате чего углерод оказывается «связан» кислородом.
Получение углекислого газа
Одной из основных проблем современной экологии является повсеместное образование углекислого газа в техногенной сфере: дымовые и топочные газы, продукты разнообразных химических реакций, функционирование транспорта и промышленности, строительная (производство цемента) и пищевая (брожение алкоголя) отрасли отличаются больше других.
Мировая общественность регулярно пишет о снижении выбросов carbon dioxide, но для науки и техники газ имеет значительное практичное значение.
Это может быть полезно – Poxipol – инструкция по применению
В естественных условиях источниками углекислоты являются:
Сюда также можно отнести содержание газа в различных углеродных ископаемых – от известняка до нефти. Помимо этого, его значительное количество оказалось растворённым в водах океанов и морей.
Лабораторные способы получения
Наиболее устойчивый и эффективный (по сочетанию трудозатрат и количества продукта на выходе) способ искусственного получения – работа с аппаратом Киппа.
Устройство рассчитано на создание контролируемого воздействия жидкой среды на твёрдое. В данном случае – обработка концентрированной соляной кислотой дроблёных кусков и мелкой фракции мрамора. Также будут полезны сода и обычный мел.
Для исследовательских целей быстрее всего взять готовый газ в баллонах – он чище и будет подаваться под необходимым давлением.
Промышленные способы получения
«Сырьё» для генерирования и сбора углекислого газа дают промышленные процессы и различные химические реакции при обработке ископаемых. Углекислоту возможно получать целым спектром способов:
Об этих и некоторых других процессах снято множество видео.
Применение углекислого газа
Что такое углекислота с практической точки зрения? Это – газовая защита от окружающего воздуха и вызываемых им процессов:
Также интересно использование для авиационного и судостроительного моделирования как вид источника энергии для двигателей с различным объёмом (до десятков см3).
Полезная статья – Как варить нержавейку электродом
Влияние углекислого газа на организм человека
Углекислый газ наравне с кислородом обеспечивает жизнь организма. Суть его работы сводится к высвобождению связанного гемоглобином кислорода – для питания тканей и отдельных органов. Для углекислоты важен в первую очередь баланс – количественное соотношение молекул СО2 и О2.
Он является для организма вазодилататором – веществом, которое влияет на состояния кровеносных сосудов, расширяя и расслабляя их. Это напрямую связано со снабжением кислородом при физической активности:
Наблюдается также явление нецелевого повышения содержания углекислоты – при воспалительных процессов, при повреждении организма, проблемах с кровеносной системой вплоть до ишемии. Это чревато атипичным составом газового обмена и нуждается в регуляции силами медицины.
Несмотря на это газ всё же является компонентом «нормального» дыхания. Он переносится кровеносной системой и присутствует в плазме крови, гемоглобине и тканях. Интересно, что находится в организме он при парциальном давлении – во всём доступном пространстве, без скопления в отдельных областях.
Синдром больного здания
Этот феномен касается тех, кто продолжительное время находится в помещении. Проявляется он в неприятном самочувствии, вялости, тяжести в голове и даже заложенности носа. Интересно, что всё это очень быстро пропадает после выхода на улицу.
Суть проблемы – в повышенном содержании углекислого газа. Незаметная сложность любого здания в отношении здоровья – концентрация СО2, резко отличающаяся от нормы. Допустимые 600-800 ppm превращаются здесь в 1000-2000 ppm – это оказывает негативное и тормозящее воздействие на человека.
Решение – в вентиляции. При низком поступлении свежего воздуха содержание углекислого газа постоянно повышается – его необходимо «вымывать» проветриванием.
Респираторный ацидоз
При избытке СО2 в воздухе в организме также повышается его содержание. Это изменяет степень кислотности крови и вызывает комплекс симптомов респираторного (дыхательного) ацидоза. Это явление характеризуется повышенным сердцебиением, упадком сил, беспокойством и сниженным порогом концентрации умственных возможностей. Наиболее критична потеря сознания.
При кратковременном нахождении в «зараженной» углекислым газом атмосфере негативные симптомы проходят при обновлении воздуха или по выходу на улицу. Хуже, если пребывать в таких условиях постоянно: развивается ацидоз хронический. При нём снижается уровень иммунитета, развиваются заболевания дыхательной и сердечно-сосудистой систем, нарушается сон, ухудшается уровень физических возможностей человека.
Суть явления – в изменении кислотно-щелочного баланса крови, измеряющегося в pH.
Состояние организма человека в зависимости от уровня СО2
«Химия» организма интересна двойственным поведением ко всем веществам. Углекислота – не исключение: в привычных, естественных, дозах она является необходимой, а при превышении концентрации в окружающем воздухе оказывается токсичной и способна вызвать смерть живого организма.
Так называемая гиперкапния (состояние, вызываемое при перенасыщении организма углекислым газом) характеризуется наличием головной боли, затруднением дыхания и необходимостью его поддержания волевыми усилиями, тошнотой и потерей сознания.
Следующая стадия – гипоксия: заметное снижение количества кислорода, критически необходимого для дыхания. Оба газа транспортируются по организму одним способом, с помощью гемоглобина. Поэтому пониженное содержание кислорода мгновенно сказывается на функционировании почти каждой клетки, что приводит к существенному ухудшению самочувствия и физических возможностей.
Эти симптомы возникают при существенной концентрации углекислоты – на уровне тысяч ppm. Но уже при одной тысяче ppm возникают переутомление и даже головная боль, подкрепляемые ощущением духоты. При двух тысячах ppm работоспособность заметно падает.
Физиологи резюмируют: высокое содержание углекислого газа в воздухе напрямую влияет на разрушающие процессы окисления, происходящие в организме.
Если у Вас появились вопросы, задавайте их в комментариях. Наши специалисты помогут вам найти ответы на них.