углерода диоксид

углеро́да диоксид

^{статья сверена с оригиналом и вычитана}

УГЛЕРОДА ДИОКСИД (углекислый газ, угольный ангидрид) CO₂

мол. м. 44,01; бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом. Молекула CO₂ имеет линейную конфигурацию, длина связи C — O в своб. молекуле 0,113 нм, в твердом У. д. 0,105 нм. Тройная точка: −56,6 °C, 0,52 МПа; t_крит 31,3 °C, p_крит 7,36 МПа; т. возг. −78,5 °C (0,1 МПа). Для газа: плотн. 1,9768 г/л (0 °C, 0,1 МПа); C⁰_p 34,57 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_обр −393,51 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 213,67 Дж/(моль∙К); η 1,39∙10⁻⁵ Па∙с (0 °C, 1 МПа).

При 20 °C и давлении 5,7 МПа У. д. сжижается в бесцветную жидкость; плотн. 0,925 кг/дм³ (0 °C, 3,554 МПа); η 8,5∙10⁻⁵ Па∙с (10 °C, 5,7 МПа); ΔH_исп 5,27 кДж/моль (6,34 МПа). При нормальном давлении и температуре −78,5 °C У. д. кристаллизуется в белую снегоподобную массу; кристаллическая решетка кубич. гранецентрированная (a = 0,563 нм, z = 4, пространственная группа Pa3); плотн. 1,56 г/см³ ( −78,5 °C).

У. д. термически весьма устойчив; диссоциация 2CO₂ ⇄ 2CO + O₂ начинается ок. 1200 °C; при 2600 °C распадается ок. 50%, а при 2800 °C — ок. 75% CO₂. Растворимость CO₂ в воде при нормальном давлении, мл в 100 мл: 171 (0 °C), 102 (15 °C), 66 (30 °C), 36 (60 °C). В коллоидных водных растворах орг. веществ растворимость CO₂ значительно выше из-за его адсорбции на коллоидных частицах. Жидкий У. д. хорошо раств. в эфире и низших спиртах, но почти не растворяет к.-л. твердые вещества. С водой У. д. образует угольную кислоту.

У. д. обладает свойствами кислотных оксидов, взаимод. с оксидами и гидроксидами щелочных и щел.-зем. металлов, давая карбонаты. При высокой температуре CO₂ окисляет сильно электроположительные металлы (K, Mg, Zn и др.), напр.: 2Mg + CO₂ → 2MgO + C. При пропускании CO₂ над раскаленным углем образуется углерода оксид (реакция Будуара): CO₂ + C ⇄ 2CO, эта реакция очень важна в металлургии. О реакциях с орг. веществами см. карбоксилирование.

В технике У. д. получают при горении углерода и орг. веществ, как побочный продукт при обжиге известняка (образующийся при этом CO₂ сильно загрязнен азотом), выделением из коксового газа, а также из дымовых газов обычных котельных установок. Промышленное значение имеет также У. д., образующийся при спиртовом брожении. В некоторых местностях для добычи CO₂ используют прир. источники газа и сильно минерализованные воды, пересыщенные У. д. В лабораториях У. д. получают разложением CaCO₃, NaHCO₃ или Na₂CO₃ соляной либо серной кислотой. Для производства жидкого У. д. используют газ с содержанием CO₂ выше 95%. После сжатия и охлаждения жидкий CO₂ разливают в стальные баллоны серого цвета. Твердый У. д. ("сухой лед") получают частичным испарением жидкого CO₂.

У. д. содержится в атмосфере (0,03% по объему), морской воде (ок. 90 г в 1 м³), водах минер. источников (особенно вблизи вулканов), литосфере в форме минералов — карбонатов (кальцит, доломит и др.). У. д. образуется при горении и гниении орг. веществ, сжигании топлива, при дыхании животных и человека, ассимилируется растениями, играя важную роль в фотосинтезе.

У. д. используют в пищ. промышленности в производстве сахара, пива, газированных вод, шипучих вин, в медицине для приготовления углекислых ванн, для тушения пожаров, в качестве нагнетающего газа для перекачки огнеопасных жидкостей, для консервации пищ. продуктов (CO₂ не поддерживает жизнедеятельность бактерий и плесеней), обогащения воздуха в теплицах (способствует росту растений и повышению урожайности), как пропеллент в бытовой химии. Твердый У. д. — хладагент, который дает больший охлаждающий эффект, чем водяной лед, испаряется без остатка и не вызывает коррозии оборудования. У. д. применяют для производства мочевины [CO₂ + 2NH₃ → H₂COONH₄ → CO(NH₂)₂ + H₂O], соды по методу Сольвэ (NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃ + NH₄Cl), метанола (CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O), гидроксикарбоновых кислот (напр., салициловой), для очистки рассолов NaCl.

При концентрации У. д. в воздухе 0,25–1% у человека изменяется функция дыхания и кровообращения, при 2,5–5% наблюдается головная боль, раздражение верхних дыхательных путей и др., при 7% учащается сердцебиение, появляются рвота, головокружение и др. При высоких концентрациях У. д. в воздухе наступает смерть от остановки дыхания (при 20% через неск. секунд). Отравления У. д. возможны при очистке бродильных чанов и цистерн для хранения вина, винных бочек, на складах зерна, в овощехранилищах и силосных башнях, в погребах с гнилым и проросшим картофелем (вплоть до смертельного исхода), при очистке канализационных и водопроводных труб, при работе с сухим льдом и др.

_{Я. А. Калашников}