Bagaimana karbon dioksida dihasilkan? Karbon dioksida. Karakteristik karbon dioksida

Karbon dioksida adalah gas tidak berwarna dengan bau yang hampir tidak terlihat, tidak beracun, dan lebih berat dari udara. Karbon dioksida tersebar luas di alam. Ini larut dalam air, membentuk asam karbonat H 2 CO 3, memberikan rasa asam. Udara mengandung sekitar 0,03% karbon dioksida. Massa jenisnya 1,524 kali lebih besar dari massa jenis udara dan sama dengan 0,001976 g/cm 3 (pada suhu nol dan tekanan 101,3 kPa). Potensi ionisasi 14.3V. Rumus kimianya adalah CO2.

Dalam produksi pengelasan istilah ini digunakan "karbon dioksida" cm. . Dalam “Aturan untuk Desain dan Pengoperasian Bejana Tekanan yang Aman” istilahnya "karbon dioksida", dan dalam jangka waktu "karbon dioksida".

Ada banyak cara untuk menghasilkan karbon dioksida, yang utama dibahas dalam artikel.

Kepadatan karbon dioksida bergantung pada tekanan, suhu, dan keadaan agregasi di mana ia ditemukan. Pada tekanan atmosfer dan suhu -78,5°C, karbon dioksida, melewati wujud cair, berubah menjadi massa putih seperti salju "es kering".

Di bawah tekanan 528 kPa dan pada suhu -56,6°C, karbon dioksida dapat berada dalam ketiga keadaan (yang disebut titik tripel).

Karbon dioksida stabil secara termal, terurai menjadi karbon monoksida hanya pada suhu di atas 2000°C.

Karbon dioksida adalah gas pertama yang digambarkan sebagai zat diskrit. Pada abad ketujuh belas, seorang ahli kimia Flemish Jan Baptist van Helmont (Jan Baptist van Helmont) memperhatikan bahwa setelah pembakaran batu bara dalam bejana tertutup, massa abunya jauh lebih kecil dibandingkan massa batu bara yang dibakar. Dia menjelaskan hal ini dengan mengatakan bahwa batu bara diubah menjadi massa yang tidak terlihat, yang dia sebut “gas”.

Sifat-sifat karbon dioksida dipelajari kemudian pada tahun 1750. Fisikawan Skotlandia Joseph Hitam (Joseph Hitam).

Ia menemukan bahwa batu kapur (kalsium karbonat CaCO 3), ketika dipanaskan atau bereaksi dengan asam, melepaskan gas, yang disebutnya “udara terikat”. Ternyata “udara terikat” lebih padat dari udara dan tidak mendukung pembakaran.

CaCO 3 + 2HCl = CO 2 + CaCl 2 + H 2 O

Dengan melewati “udara terikat” yaitu karbon dioksida CO 2 melalui larutan kapur Ca(OH) 2 kalsium karbonat CaCO 3 diendapkan ke dasar. Joseph Black menggunakan eksperimen ini untuk membuktikan bahwa karbon dioksida dilepaskan melalui pernapasan hewan.

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

Karbon dioksida cair adalah cairan tidak berwarna dan tidak berbau yang kepadatannya sangat bervariasi terhadap suhu. Itu ada pada suhu kamar hanya pada tekanan di atas 5,85 MPa. Massa jenis karbon dioksida cair adalah 0,771 g/cm 3 (20°C). Pada suhu di bawah +11°C, ia lebih berat daripada air, dan di atas +11°C lebih ringan.

Berat jenis karbon dioksida cair bervariasi secara signifikan terhadap suhu, oleh karena itu, jumlah karbon dioksida ditentukan dan dijual berdasarkan beratnya. Kelarutan air dalam karbon dioksida cair pada kisaran suhu 5,8-22,9°C tidak lebih dari 0,05%.

Karbon dioksida cair berubah menjadi gas ketika panas disuplai ke dalamnya. Dalam kondisi normal (20°C dan 101,3 kPa) Ketika 1 kg karbon dioksida cair menguap, 509 liter karbon dioksida terbentuk. Ketika gas dikeluarkan terlalu cepat, tekanan di dalam silinder berkurang dan suplai panas tidak mencukupi, karbon dioksida mendingin, laju penguapannya menurun dan ketika mencapai “titik tripel” berubah menjadi es kering, yang menyumbat lubang. di gigi reduksi, dan ekstraksi gas selanjutnya berhenti. Saat dipanaskan, es kering langsung berubah menjadi karbon dioksida, melewati wujud cair. Untuk menguapkan es kering, diperlukan lebih banyak panas yang disuplai secara signifikan daripada menguapkan karbon dioksida cair - oleh karena itu, jika es kering telah terbentuk di dalam silinder, es kering akan menguap secara perlahan.

Karbon dioksida cair pertama kali diproduksi pada tahun 1823. Humphry Davy(Humphry Davy) dan Michael Faraday(Michael Faraday).

Karbon dioksida padat "es kering" menyerupai salju dan es. Kandungan karbon dioksida yang diperoleh dari briket es kering cukup tinggi - 99,93-99,99%. Kadar air berada pada kisaran 0,06-0,13%. Es kering, ketika berada di udara terbuka, menguap dengan cepat, sehingga digunakan wadah untuk penyimpanan dan pengangkutannya. Karbon dioksida dihasilkan dari es kering di evaporator khusus. Karbon dioksida padat (es kering), disuplai sesuai dengan GOST 12162.

Karbon dioksida paling sering digunakan:

• untuk menciptakan lingkungan yang melindungi logam;
• dalam produksi minuman berkarbonasi;
• pendinginan, pembekuan dan penyimpanan produk makanan;
• untuk sistem pemadam kebakaran;
• untuk membersihkan permukaan dengan es kering.

Kepadatan karbon dioksida cukup tinggi, yang memungkinkan ruang reaksi busur terlindung dari kontak dengan gas udara dan mencegah nitridasi pada konsumsi karbon dioksida yang relatif rendah dalam pancaran. Karbon dioksida, selama proses pengelasan, berinteraksi dengan logam las dan memiliki efek oksidasi dan juga karburasi pada logam di kolam las.

Sebelumnya hambatan dalam penggunaan karbon dioksida sebagai media pelindung di jahitannya. Pori-pori tersebut disebabkan oleh pendidihan logam yang mengeras pada kolam las akibat pelepasan karbon monoksida (CO) karena deoksidasi yang tidak mencukupi.

Pada suhu tinggi, karbon dioksida berdisosiasi membentuk oksigen monoatomik bebas yang sangat aktif:

Oksidasi logam las yang dilepaskan bebas dari karbon dioksida selama pengelasan dinetralkan oleh kandungan sejumlah tambahan elemen paduan dengan afinitas tinggi terhadap oksigen, paling sering silikon dan mangan (melebihi jumlah yang diperlukan untuk paduan logam las) atau fluks yang dimasukkan ke dalam zona pengelasan (welding).

Karbon dioksida dan karbon monoksida praktis tidak larut dalam logam padat dan cair. Bahan aktif bebas mengoksidasi unsur-unsur yang ada di kolam las tergantung pada afinitas dan konsentrasi oksigennya sesuai dengan persamaan:

Saya + O = SayaO

dimana Me adalah logam (mangan, aluminium, dll).

Selain itu, karbon dioksida sendiri bereaksi dengan unsur-unsur ini.

Sebagai hasil dari reaksi-reaksi ini, ketika pengelasan dengan karbon dioksida, terjadi pembakaran aluminium, titanium, dan zirkonium yang signifikan, dan pembakaran silikon, mangan, kromium, vanadium, dll yang kurang intens.

Oksidasi pengotor terjadi terutama dengan cepat pada . Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa ketika pengelasan dengan elektroda habis pakai, interaksi logam cair dengan gas terjadi ketika setetes tetap berada di ujung elektroda dan di kolam las, dan ketika mengelas dengan elektroda tidak habis pakai, itu hanya terjadi di kolam. Seperti diketahui, interaksi gas dengan logam pada celah busur terjadi jauh lebih intens karena suhu yang tinggi dan permukaan kontak logam dengan gas yang lebih besar.

Karena aktivitas kimia karbon dioksida dalam kaitannya dengan tungsten, pengelasan pada gas ini hanya dilakukan dengan elektroda habis pakai.

Karbon dioksida tidak beracun dan tidak mudah meledak. Pada konsentrasi lebih dari 5% (92 g/m3), karbon dioksida mempunyai efek berbahaya pada kesehatan manusia, karena lebih berat daripada udara dan dapat terakumulasi di area yang berventilasi buruk di dekat lantai. Hal ini mengurangi fraksi volume oksigen di udara, yang dapat menyebabkan kekurangan oksigen dan mati lemas. Tempat di mana pengelasan dilakukan dengan menggunakan karbon dioksida harus dilengkapi dengan pasokan umum dan ventilasi pembuangan. Konsentrasi maksimum karbon dioksida yang diperbolehkan di udara area kerja adalah 9,2 g/m 3 (0,5%).

Karbon dioksida dipasok oleh . Untuk mendapatkan lapisan berkualitas tinggi, digunakan gas dan karbon dioksida cair dengan kualitas tertinggi dan pertama.

Karbon dioksida diangkut dan disimpan dalam silinder baja atau tangki berkapasitas besar dalam keadaan cair, diikuti dengan gasifikasi di pabrik, dengan pasokan terpusat ke stasiun pengelasan melalui jalur landai. Tangki standar dengan kapasitas air 40 liter diisi dengan 25 kg karbon dioksida cair, yang pada tekanan normal menempati 67,5% volume silinder dan menghasilkan 12,5 m 3 karbon dioksida jika diuapkan. Udara terakumulasi di bagian atas silinder bersama dengan gas karbon dioksida. Air, yang lebih berat daripada karbon dioksida cair, terkumpul di bagian bawah silinder.

Untuk mengurangi kelembapan karbon dioksida, disarankan untuk memasang silinder dengan katup menghadap ke bawah dan, setelah didiamkan selama 10...15 menit, buka katup dengan hati-hati dan keluarkan uap air dari silinder. Sebelum pengelasan, sejumlah kecil gas perlu dikeluarkan dari silinder yang dipasang normal untuk menghilangkan udara yang terperangkap di dalam silinder. Sebagian kelembapan tertahan dalam karbon dioksida dalam bentuk uap air, sehingga memperburuk pengelasan lapisan.

Ketika gas dilepaskan dari silinder, karena efek pelambatan dan penyerapan panas selama penguapan karbon dioksida cair, gas mendingin secara signifikan. Dengan ekstraksi gas yang intensif, peredam dapat tersumbat oleh uap air beku yang terkandung dalam karbon dioksida, serta es kering. Untuk menghindari hal ini, saat mengekstraksi karbon dioksida, pemanas gas dipasang di depan peredam. Penghapusan kelembapan terakhir setelah gearbox dilakukan dengan pengering khusus yang diisi dengan wol kaca dan kalsium klorida, gel silika, tembaga sulfat atau peredam kelembapan lainnya

Silinder karbon dioksida dicat hitam, dengan tulisan “KARBON ASAM” ditulis dengan huruf kuning..

Kebanyakan orang percaya bahwa karbon dioksida berbahaya. Hal ini tidak mengherankan, karena kita diberitahu tentang sifat negatif CO 2 di sekolah pada pelajaran biologi dan kimia. Menampilkan karbon dioksida secara eksklusif sebagai zat berbahaya, para guru biasanya diam tentang peran positifnya dalam tubuh kita.

Sementara itu, jumlahnya besar, karena karbon dioksida atau karbon dioksida merupakan partisipan penting dalam proses respirasi. Bagaimana karbon dioksida mempengaruhi tubuh kita dan apa manfaatnya?

Karbon dioksida dalam tubuh manusia

Saat kita menarik napas, paru-paru kita terisi oksigen, sedangkan karbon dioksida terbentuk di bagian bawah organ – alveoli. Pada saat ini, terjadi pertukaran: oksigen memasuki darah, dan karbon dioksida dilepaskan darinya. Dan kami menghembuskan napas.

Pernapasan yang diulang-ulang sekitar 15-20 kali per menit memicu seluruh fungsi vital tubuh,
dan karbon dioksida yang dihasilkan dalam proses ini segera mempengaruhi banyak fungsi vital. Apa manfaat karbon dioksida bagi manusia?

CO 2 mengatur rangsangan sel saraf, mempengaruhi permeabilitas membran sel dan aktivitas enzim, menstabilkan intensitas produksi hormon dan tingkat efektivitasnya, berpartisipasi dalam
dalam proses pengikatan protein ion kalsium dan besi.

Selain itu, karbon dioksida adalah produk akhir metabolisme. Dengan menghembuskan napas, kita membuang komponen-komponen yang tidak diperlukan yang timbul selama metabolisme dan membersihkan tubuh kita. Proses metabolisme berlangsung terus menerus, jadi kita perlu terus-menerus mengeluarkan produk akhir.

Bukan hanya keberadaannya yang penting, tetapi juga jumlah CO 2 dalam tubuh. Tingkat konten normal adalah 6-6,5%. Ini cukup agar semua “mekanisme” dalam tubuh bekerja dengan benar dan membuat Anda merasa baik.

Kekurangan atau kelebihan karbon dioksida dalam tubuh menyebabkan dua kondisi: hipokapnia
Dan hiperkapnia.

Hipokapnia- ini adalah kekurangan karbon dioksida dalam darah. Terjadi ketika pernapasan dalam dan cepat terjadi ketika tubuh melepaskan terlalu banyak karbon dioksida. Misalnya setelah olahraga intens. Hipokapnia dapat menyebabkan pusing ringan atau kehilangan kesadaran.

Hiperkapnia- Ini adalah kelebihan karbon dioksida dalam darah. Terjadi di ruangan dengan ventilasi buruk. Jika konsentrasi CO2 di dalam ruangan melebihi normal, maka kadarnya di dalam tubuh juga akan semakin tinggi.

Hal ini dapat menyebabkan sakit kepala, mual dan kantuk. Hiperkapnia sering terjadi terutama di musim dingin di kalangan pekerja kantoran, serta dalam antrian panjang. Misalnya di kantor pos atau di klinik.

Kelebihan karbon dioksida juga dapat terjadi dalam situasi ekstrim, misalnya saat menahan napas di dalam air.

Kami akan memberi tahu Anda lebih banyak tentang akibat hiperkapnia dan cara mengatasinya di salah satu artikel berikut. Hari ini kita akan fokus pada hipokapnia dan pengobatannya.

Seperti disebutkan di atas, karbon dioksida mempengaruhi banyak proses dalam tubuh kita, oleh karena itu sangat penting untuk menjaga kadarnya dalam batas normal. Dan salah satu jenis latihan pernapasan akan membantu mengembalikan kandungan CO2 menjadi normal.

Namun ungkapan seperti itu sepertinya kurang meyakinkan, terutama ketika kita ingin memecahkan suatu masalah tertentu atau menyingkirkan suatu penyakit tertentu. Mari kita cari tahu bagaimana karbon dioksida membantu
dan latihan pernapasan dalam kasus tertentu.

Mari kita mulai dengan fakta bahwa selama pelatihan di simulator atau latihan pernapasan standar, darah seseorang dipenuhi dengan karbon dioksida, suplai darah ke semua organ meningkat, yang menghasilkan efek positif.

Tubuh mulai menyembuhkan dirinya sendiri dari dalam, memberikan efek berbeda pada kelompok organ berbeda. Misalnya, peningkatan suplai darah dan peningkatan kadar CO2 menyebabkan normalisasi tonus otot polos lambung dan usus. Ini memiliki efek positif pada fungsi usus, mengembalikan fungsi dasarnya dan membantu melawan berbagai penyakit pada saluran pencernaan.

Karbon dioksida juga memiliki efek positif pada permeabilitas membran, yang menormalkan rangsangan sel saraf. Hal ini membantu mengatasi stres dengan lebih mudah, menghindari kegugupan yang berlebihan dan, sebagai hasilnya, meredakan insomnia dan migrain.

CO 2 juga membantu mengatasi alergi: karbon dioksida mengurangi viskositas sitoplasma yang mengisi sel. Hal ini berdampak positif pada metabolisme dan meningkatkan aktivitas sistem pertahanan tubuh.

Sistem pertahanan juga diaktifkan dalam melawan penyakit virus. Latihan pernapasan yang teratur membantu menghindari infeksi virus saluran pernapasan akut dan infeksi saluran pernapasan akut dengan meningkatkan kekebalan lokal.

Karbon dioksida membantu mengatasi bronkitis dan asma: mengurangi kejang pembuluh darah, yang memungkinkan Anda membuang dahak dan lendir di bronkus, dan, karenanya, penyakit itu sendiri.

Karena normalisasi lumen pembuluh darah, pasien dengan hipotensi juga membaik. Latihan pernapasan membantu mereka mengatasi tekanan darah rendah secara bertahap.

Terlepas dari semua perubahan positif yang terjadi dalam tubuh kita ketika kadar karbon dioksida menjadi normal, ini bukanlah obat mujarab untuk semua penyakit. Ini lebih merupakan bantuan yang Anda berikan kepada tubuh Anda dengan melakukan latihan pernapasan.

Percayalah, setelah beberapa bulan berolahraga, tubuh Anda pasti akan berterima kasih dengan kesehatan yang baik. Sebelum Anda mulai berolahraga, pastikan untuk memeriksa kadar CO 2 dalam tubuh Anda dan pastikan latihan pernapasan atau simulator Samozdrav akan membantu penyakit Anda.

Dan agar tidak ketinggalan materi tentang hiperkapnia dan menerima artikel baru kami melalui email, di blog kami. Kami akan mengirimkan materi seminggu sekali.

Proses yang paling umum dalam pembentukan senyawa ini adalah pembusukan sisa-sisa hewan dan tumbuhan, pembakaran berbagai jenis bahan bakar, dan respirasi hewan dan tumbuhan. Misalnya, satu orang mengeluarkan sekitar satu kilogram karbon dioksida ke atmosfer setiap hari. Karbon monoksida dan dioksida juga dapat terbentuk di alam mati. Karbon dioksida dilepaskan selama aktivitas gunung berapi dan juga dapat dihasilkan dari sumber air mineral. Karbon dioksida ditemukan dalam jumlah kecil di atmosfer bumi.

Keunikan struktur kimia senyawa ini memungkinkannya untuk berpartisipasi dalam banyak reaksi kimia, yang didasarkan pada karbon dioksida.

Rumus

Dalam senyawa zat ini, atom karbon tetravalen membentuk ikatan linier dengan dua molekul oksigen. Penampakan molekul tersebut dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Teori hibridisasi menjelaskan struktur molekul karbon dioksida sebagai berikut: dua ikatan sigma yang ada terbentuk antara orbital sp atom karbon dan dua orbital 2p oksigen; Orbital p karbon, yang tidak ikut serta dalam hibridisasi, terikat dalam hubungannya dengan orbital oksigen yang serupa. Dalam reaksi kimia, karbon dioksida ditulis sebagai: CO 2.

Properti fisik

Dalam kondisi normal, karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Karbon dioksida lebih berat daripada udara, itulah sebabnya karbon dioksida dapat berperilaku seperti cairan. Misalnya bisa dituang dari satu wadah ke wadah lainnya. Zat ini sedikit larut dalam air - sekitar 0,88 liter CO 2 dilarutkan dalam satu liter air pada suhu 20 ⁰C. Sedikit penurunan suhu secara radikal mengubah situasi - 1,7 liter CO 2 dapat larut dalam satu liter air pada suhu 17⁰C. Dengan pendinginan yang kuat, zat ini mengendap dalam bentuk serpihan salju - yang disebut “es kering” terbentuk. Nama ini berasal dari fakta bahwa pada tekanan normal suatu zat, melewati fase cair, segera berubah menjadi gas. Karbon dioksida cair terbentuk pada tekanan sedikit di atas 0,6 MPa dan pada suhu kamar.

Sifat kimia

Ketika berinteraksi dengan zat pengoksidasi kuat, 4-karbon dioksida menunjukkan sifat pengoksidasi. Reaksi khas dari interaksi ini adalah:

C + CO 2 = 2CO.

Jadi, dengan bantuan batu bara, karbon dioksida direduksi menjadi modifikasi divalennya - karbon monoksida.

Dalam kondisi normal, karbon dioksida bersifat inert. Namun beberapa logam aktif dapat terbakar di dalamnya, menghilangkan oksigen dari senyawanya dan melepaskan gas karbon. Reaksi yang khas adalah pembakaran magnesium:

2Mg + CO 2 = 2MgO + C.

Selama reaksi, magnesium oksida dan karbon bebas terbentuk.

Dalam senyawa kimia, CO 2 sering kali menunjukkan sifat oksida asam yang khas. Misalnya, ia bereaksi dengan basa dan oksida basa. Hasil reaksinya adalah garam asam karbonat.

Misalnya, reaksi senyawa natrium oksida dengan karbon dioksida dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3;

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O;

NaOH + CO2 = NaHCO3.

Larutan asam karbonat dan CO2

Karbon dioksida dalam air membentuk larutan dengan tingkat disosiasi yang kecil. Larutan karbon dioksida ini disebut asam karbonat. Tidak berwarna, ringan dan memiliki rasa asam.

Merekam reaksi kimia:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Kesetimbangan bergeser cukup kuat ke kiri - hanya sekitar 1% karbon dioksida awal yang diubah menjadi asam karbonat. Semakin tinggi suhu, semakin sedikit molekul asam karbonat dalam larutan. Ketika senyawa tersebut mendidih, ia hilang sama sekali, dan larutannya terurai menjadi karbon dioksida dan air. Rumus struktur asam karbonat disajikan di bawah ini.

Sifat asam karbonat

Asam karbonat sangat lemah. Dalam larutan, ia terurai menjadi ion hidrogen H+ dan senyawa HCO 3 -. CO 3 - ion terbentuk dalam jumlah yang sangat kecil.

Asam karbonat bersifat dibasa, sehingga garam yang dibentuknya bisa bersifat sedang dan asam. Dalam tradisi kimia Rusia, garam sedang disebut karbonat, dan garam kuat disebut bikarbonat.

Reaksi kualitatif

Salah satu cara yang mungkin untuk mendeteksi gas karbon dioksida adalah dengan mengubah kejernihan mortar kapur.

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

Pengalaman ini diketahui dari pelajaran kimia sekolah. Pada awal reaksi, terbentuk sejumlah kecil endapan putih, yang kemudian menghilang ketika karbon dioksida dilewatkan melalui air. Perubahan transparansi terjadi karena selama proses interaksi, senyawa yang tidak larut - kalsium karbonat - diubah menjadi zat larut - kalsium bikarbonat. Reaksi berlangsung sepanjang jalur ini:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.

Produksi karbon dioksida

Jika Anda perlu mendapatkan sedikit CO2, Anda dapat memulai reaksi asam klorida dengan kalsium karbonat (marmer). Notasi kimia untuk interaksi ini terlihat seperti ini:

CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.

Juga untuk tujuan ini, reaksi pembakaran zat yang mengandung karbon, misalnya asetilena, digunakan:

CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 -.

Peralatan Kipp digunakan untuk mengumpulkan dan menyimpan zat gas yang dihasilkan.

Untuk kebutuhan industri dan pertanian, skala produksi karbon dioksida harus besar. Metode yang populer untuk reaksi skala besar ini adalah dengan membakar batu kapur, yang menghasilkan karbon dioksida. Rumus reaksi diberikan di bawah ini:

CaCO3 = CaO + CO2.

Penerapan karbon dioksida

Industri makanan, setelah produksi “es kering” dalam skala besar, beralih ke metode penyimpanan makanan yang secara fundamental baru. Hal ini sangat diperlukan dalam produksi minuman berkarbonasi dan air mineral. Kandungan CO 2 dalam minuman memberikan kesegaran dan meningkatkan umur simpan secara signifikan. Dan karbidisasi air mineral memungkinkan Anda menghindari rasa apak dan rasa tidak enak.

Dalam memasak, metode memadamkan asam sitrat dengan cuka sering digunakan. Karbon dioksida yang dilepaskan selama proses ini membuat produk kembang gula menjadi lembut dan ringan.

Senyawa ini sering digunakan sebagai bahan tambahan pangan untuk meningkatkan umur simpan produk pangan. Menurut standar internasional untuk klasifikasi bahan kimia tambahan yang terkandung dalam produk, diberi kode E 290,

Karbon dioksida bubuk adalah salah satu zat paling populer yang termasuk dalam campuran pemadam kebakaran. Zat ini juga terdapat pada busa pemadam api.

Cara terbaik untuk mengangkut dan menyimpan karbon dioksida dalam silinder logam. Pada suhu di atas 31⁰C, tekanan di dalam silinder dapat mencapai kritis dan CO2 cair akan masuk ke keadaan superkritis dengan kenaikan tajam tekanan operasi hingga 7,35 MPa. Silinder logam dapat menahan tekanan internal hingga 22 MPa, sehingga kisaran tekanan pada suhu di atas tiga puluh derajat dianggap aman.

Karbon dioksida, atau karbon dioksida, atau CO 2 adalah salah satu zat gas yang paling melimpah di Bumi. Itu mengelilingi kita sepanjang hidup kita. Karbon dioksida tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau serta tidak dapat dirasakan oleh manusia dengan cara apapun.

Ini adalah peserta penting dalam metabolisme organisme hidup. Gas itu sendiri tidak beracun, tetapi tidak mendukung pernapasan, sehingga melebihi konsentrasinya akan menyebabkan penurunan pasokan oksigen ke jaringan tubuh dan mati lemas. Karbon dioksida banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri.

Apa itu karbon dioksida

Pada tekanan atmosfer dan suhu kamar, karbon dioksida berbentuk gas. Ini adalah bentuknya yang paling umum, di mana ia berpartisipasi dalam proses respirasi, fotosintesis, dan metabolisme organisme hidup.

Ketika didinginkan hingga -78 °C, ia melewati fase cair, mengkristal dan membentuk apa yang disebut “es kering”, yang banyak digunakan sebagai zat pendingin yang aman dalam industri makanan dan kimia serta dalam perdagangan jalanan dan transportasi berpendingin.

Dalam kondisi khusus—tekanan puluhan atmosfer—karbon dioksida berubah menjadi bentuk agregasi cair. Ini terjadi di dasar laut, pada kedalaman lebih dari 600 m.

Sifat karbon dioksida

Pada abad ke-17, Jean-Baptiste Van Helmont dari Flanders menemukan karbon dioksida dan menentukan rumusnya. Sebuah studi dan deskripsi rinci dilakukan satu abad kemudian oleh orang Skotlandia Joseph Black. Dia mempelajari sifat-sifat karbon dioksida dan melakukan serangkaian percobaan di mana dia membuktikan bahwa karbon dilepaskan selama pernapasan hewan.

Molekul suatu zat mengandung satu atom karbon dan dua atom oksigen. Rumus kimia karbon dioksida ditulis sebagai CO 2

Dalam kondisi normal tidak memiliki rasa, warna atau bau. Hanya dengan menghirupnya dalam jumlah besar barulah seseorang merasakan rasa asam. Ini diproduksi oleh asam karbonat, yang terbentuk dalam dosis kecil ketika karbon dioksida dilarutkan dalam air liur. Fitur ini digunakan untuk membuat minuman berkarbonasi. Gelembung dalam sampanye, prosecco, bir, dan limun adalah karbon dioksida yang terbentuk sebagai hasil proses fermentasi alami atau ditambahkan secara buatan ke dalam minuman.

Karbon dioksida lebih padat daripada udara, sehingga jika tidak ada ventilasi, ia terakumulasi di bawah. Itu tidak mendukung proses oksidatif seperti respirasi dan pembakaran.

Oleh karena itu, karbon dioksida digunakan dalam alat pemadam kebakaran. Sifat karbon dioksida ini diilustrasikan dengan menggunakan trik - lilin yang menyala diturunkan ke dalam gelas "kosong", lalu padam. Kenyataannya gelas tersebut berisi CO 2 .

Karbon dioksida di alam merupakan sumber alami

Sumber-sumber ini mencakup proses oksidatif dengan intensitas yang bervariasi:

• Respirasi organisme hidup. Dari pelajaran kimia dan botani di sekolah, semua orang ingat bahwa selama fotosintesis, tumbuhan menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen. Namun tidak semua orang ingat bahwa hal ini hanya terjadi pada siang hari, dengan tingkat pencahayaan yang cukup. Sebaliknya, dalam kegelapan, tumbuhan menyerap oksigen dan melepaskan karbon dioksida. Jadi mencoba meningkatkan kualitas udara di dalam ruangan dengan mengubahnya menjadi semak ficus dan geranium bisa menjadi lelucon yang kejam.
• Letusan dan aktivitas gunung berapi lainnya. CO 2 dikeluarkan dari kedalaman mantel bumi bersama dengan gas vulkanik. Di lembah-lembah dekat sumber letusan terdapat begitu banyak gas sehingga jika terakumulasi di dataran rendah menyebabkan mati lemasnya hewan bahkan manusia. Ada beberapa kasus yang diketahui di Afrika ketika seluruh desa tercekik.
• Pembakaran dan pembusukan bahan organik. Pembakaran dan pembusukan merupakan reaksi oksidasi yang sama, namun terjadi pada laju yang berbeda. Bahan organik membusuk yang kaya akan karbon dari tumbuhan dan hewan, kebakaran hutan, dan lahan gambut yang membara merupakan sumber karbon dioksida.
• Reservoir alami CO 2 terbesar adalah perairan lautan dunia, tempat CO 2 terlarut.

Selama jutaan tahun evolusi kehidupan berbasis karbon di Bumi, miliaran ton karbon dioksida telah terakumulasi di berbagai sumber. Pelepasannya segera ke atmosfer akan menyebabkan kematian semua kehidupan di planet ini karena ketidakmampuan untuk bernapas. Ada baiknya kemungkinan rilis satu kali seperti itu cenderung nol.

DAN sumber karbon dioksida buatan

Karbon dioksida juga masuk ke atmosfer sebagai akibat aktivitas manusia. Sumber paling aktif di zaman kita adalah:

• Emisi industri yang terjadi selama pembakaran bahan bakar di pembangkit listrik dan instalasi teknologi
• Gas buang dari mesin pembakaran dalam kendaraan: mobil, kereta api, pesawat terbang dan kapal laut.
• Limbah pertanian - kotoran busuk di kompleks peternakan besar

Selain emisi langsung, ada juga dampak tidak langsung manusia terhadap kandungan CO2 di atmosfer. Ini adalah penggundulan hutan besar-besaran di zona tropis dan subtropis, terutama di lembah Amazon.

Meskipun atmosfer bumi mengandung kurang dari satu persen karbon dioksida, hal ini mempunyai pengaruh yang semakin besar terhadap iklim dan fenomena alam. Karbon dioksida berkontribusi terhadap apa yang disebut efek rumah kaca dengan menyerap radiasi termal planet dan menahan panas tersebut di atmosfer. Hal ini menyebabkan peningkatan suhu rata-rata tahunan planet bumi secara bertahap namun sangat mengancam, mencairnya gletser pegunungan dan lapisan es di kutub, naiknya permukaan air laut, banjir di wilayah pesisir dan memburuknya iklim di negara-negara yang jauh dari laut.

Adalah penting bahwa dengan latar belakang pemanasan umum di planet ini, terjadi redistribusi massa udara dan arus laut yang signifikan, dan di beberapa wilayah suhu rata-rata tahunan tidak meningkat, tetapi menurun. Hal ini memberikan keunggulan bagi para pengkritik teori pemanasan global, yang menuduh para pendukungnya memalsukan fakta dan memanipulasi opini publik demi kepentingan pusat-pusat pengaruh politik tertentu serta kepentingan finansial dan ekonomi.

Umat ​​​​manusia sedang mencoba untuk mengendalikan kandungan karbon dioksida di udara, protokol Kyoto dan Paris ditandatangani, yang memberlakukan kewajiban tertentu pada perekonomian nasional. Selain itu, banyak produsen mobil terkemuka telah mengumumkan bahwa mereka akan menghentikan produksi model dengan mesin pembakaran internal pada tahun 2020-25 dan beralih ke kendaraan hibrida dan listrik. Namun, beberapa negara dengan perekonomian terkemuka di dunia, seperti Tiongkok dan Amerika Serikat, tidak terburu-buru untuk memenuhi kewajiban lama dan mengambil kewajiban baru, dengan alasan adanya ancaman terhadap standar hidup di negara mereka.

Karbon dioksida dan kita: mengapa CO 2 berbahaya

Karbon dioksida merupakan salah satu produk metabolisme dalam tubuh manusia. Ini memainkan peran besar dalam mengendalikan pernapasan dan suplai darah ke organ. Peningkatan kandungan CO2 dalam darah menyebabkan pembuluh darah melebar, sehingga mampu mengangkut oksigen lebih banyak ke jaringan dan organ. Begitu pula dengan sistem pernapasan yang terpaksa menjadi lebih aktif jika konsentrasi karbon dioksida dalam tubuh meningkat. Properti ini digunakan dalam ventilator untuk merangsang organ pernapasan pasien agar lebih aktif.

Selain manfaat yang disebutkan, melebihi konsentrasi CO 2 juga dapat menimbulkan kerugian bagi tubuh. Peningkatan kadar di udara yang dihirup menyebabkan mual, sakit kepala, mati lemas dan bahkan kehilangan kesadaran. Tubuh memprotes karbon dioksida dan mengirimkan sinyal kepada orang tersebut. Dengan peningkatan konsentrasi lebih lanjut, kelaparan oksigen, atau hipoksia, berkembang. Co 2 mencegah oksigen bergabung dengan molekul hemoglobin, yang memindahkan gas terikat melalui sistem peredaran darah. Kelaparan oksigen menyebabkan penurunan kinerja, melemahnya reaksi dan kemampuan menganalisis situasi dan mengambil keputusan, apatis dan dapat menyebabkan kematian.

Sayangnya, konsentrasi karbon dioksida seperti itu dapat dicapai tidak hanya di tambang yang sempit, tetapi juga di ruang kelas sekolah, ruang konser, ruang kantor, dan kendaraan yang berventilasi buruk - di mana saja di mana banyak orang berkumpul di ruang terbatas tanpa pertukaran udara yang memadai dengan lingkungan. lingkungan.

Aplikasi Utama

CO 2 banyak digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari - dalam alat pemadam kebakaran dan untuk produksi soda, untuk mendinginkan produk dan untuk menciptakan lingkungan inert selama pengelasan.

Penggunaan karbon dioksida dicatat dalam industri seperti:

• untuk membersihkan permukaan dengan es kering.

Farmasi

• untuk sintesis kimia komponen obat;
• menciptakan suasana lembam;
• normalisasi indeks pH limbah produksi.

Industri makanan

• produksi minuman berkarbonasi;
• mengemas makanan dalam suasana lembam untuk memperpanjang umur simpan;
• dekafeinasi biji kopi;
• membekukan atau mendinginkan makanan.

Kedokteran, tes dan ekologi

• Penciptaan suasana pelindung selama operasi perut.
• Dimasukkannya dalam campuran pernafasan sebagai stimulan pernafasan.
• Dalam analisis kromatografi.
• Menjaga tingkat pH pada limbah industri cair.

Elektronik

• Pendinginan komponen dan perangkat elektronik selama pengujian ketahanan suhu.
• Pembersihan abrasif dalam mikroelektronika (dalam fase padat).
• Agen pembersih dalam produksi kristal silikon.

Industri kimia

Banyak digunakan dalam sintesis kimia sebagai reagen dan sebagai pengatur suhu dalam reaktor. CO 2 sangat baik untuk mendisinfeksi limbah cair dengan indeks pH rendah.

Ini juga digunakan untuk mengeringkan zat polimer, bahan serat tumbuhan atau hewan, dalam produksi pulp untuk menormalkan tingkat pH baik komponen proses utama maupun limbahnya.

Industri metalurgi

Dalam metalurgi, CO 2 terutama berperan dalam ekologi, melindungi alam dari emisi berbahaya dengan menetralisirnya:

• Dalam metalurgi besi - untuk menetralkan gas leleh dan untuk mencampur lelehan bagian bawah.
• Dalam metalurgi non-ferrous dalam produksi timbal, tembaga, nikel dan seng - untuk menetralkan gas saat mengangkut sendok dengan batangan leleh atau panas.
• Sebagai zat pereduksi dalam mengatur sirkulasi air tambang yang bersifat asam.

Pengelasan karbon dioksida

Salah satu jenis pengelasan busur terendam adalah pengelasan di lingkungan karbon dioksida. Operasi pengelasan dengan karbon dioksida dilakukan dengan elektroda habis pakai dan umum dilakukan dalam proses pekerjaan pemasangan, menghilangkan cacat dan memperbaiki bagian dengan dinding tipis.

Karbon dioksida CO2(karbon dioksida, karbon dioksida, karbon dioksida, karbonat anhidrida) tergantung pada tekanan dan suhu dapat berbentuk gas, cair atau padat.

Dalam bentuk gas, karbon dioksida adalah gas tidak berwarna dengan rasa dan bau sedikit asam. Atmosfer bumi mengandung sekitar 0,04% karbon dioksida. Dalam kondisi normal, kepadatannya adalah 1,98 g/l - kira-kira 1,5 kali kepadatan udara.

Diagram. Kesetimbangan fase karbon dioksida

Karbon dioksida cair (karbon dioksida) adalah cairan yang tidak berwarna dan tidak berbau. Pada suhu kamar hanya ada pada tekanan di atas 5850 kPa. Kepadatan karbon dioksida cair sangat bergantung pada suhu. Misalnya, pada suhu di bawah +11°C, karbon dioksida cair lebih berat daripada air; pada suhu di atas +11°C, karbon dioksida lebih ringan. Akibat penguapan 1 kg karbon dioksida cair dalam kondisi normal, terbentuk sekitar 509 liter gas.

Pada suhu sekitar -56,6°C dan tekanan sekitar 519 kPa, karbon dioksida cair berubah menjadi padat - "es kering".

Dalam industri, ada 3 cara paling umum untuk menghasilkan karbon dioksida:

• dari gas buang produksi kimia, terutama amonia sintetik dan metanol; gas buang mengandung sekitar 90% karbon dioksida;
• dari gas buang rumah ketel industri yang membakar gas alam, batu bara dan bahan bakar lainnya; gas buang mengandung 12-20% karbon dioksida;
• dari gas limbah yang terbentuk selama fermentasi dalam proses produksi bir, alkohol, dan selama pemecahan lemak; gas buangnya hampir murni karbon dioksida.

Menurut GOST 8050-85, karbon dioksida gas dan cair disuplai dalam tiga jenis: premium, kelas satu dan dua. Untuk pengelasan, disarankan menggunakan karbon dioksida dengan kualitas tertinggi dan kelas satu. Penggunaan karbon dioksida kelas dua untuk pengelasan diperbolehkan, tetapi keberadaan pengering gas diinginkan. Kandungan karbon dioksida yang diperbolehkan dan beberapa pengotor pada berbagai merek karbon dioksida ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Meja. Karakteristik merek karbon dioksida

Tindakan pencegahan keselamatan saat bekerja dengan karbon dioksida:

• Karbon dioksida tidak beracun dan tidak mudah meledak, namun bila konsentrasinya di udara melebihi 5% (92 g/m3), proporsi oksigen menurun, yang dapat menyebabkan kekurangan oksigen dan mati lemas. Oleh karena itu, Anda harus mewaspadai penumpukannya di area yang berventilasi buruk. Untuk mencatat konsentrasi karbon dioksida di udara tempat industri, alat analisa gas digunakan - stasioner otomatis atau portabel.
• Ketika tekanan turun hingga tekanan atmosfer, karbon dioksida cair berubah menjadi gas dan salju dengan suhu -78,5°C dan dapat menyebabkan kerusakan pada selaput lendir mata dan radang dingin pada kulit. Oleh karena itu, pada saat mengambil sampel karbon dioksida cair perlu menggunakan kaca mata pelindung dan sarung tangan.
• Pemeriksaan wadah bagian dalam tangki yang sebelumnya digunakan untuk menyimpan dan mengangkut karbon dioksida cair harus dilakukan dengan menggunakan masker gas selang. Tangki harus dihangatkan sampai suhu sekitar, dan wadah bagian dalam harus dibersihkan dengan udara atau berventilasi. Masker gas tidak boleh digunakan sampai fraksi volume karbon dioksida di dalam peralatan turun di bawah 0,5%.

Penggunaan karbon dioksida dalam pengelasan

Karbon dioksida digunakan sebagai gas pelindung aktif pengelasan busur(biasanya dalam pengelasan semi-otomatis) dengan elektroda habis pakai (kawat), termasuk sebagai bagian dari campuran gas (dengan oksigen, argon).

Stasiun pengelasan dapat disuplai dengan karbon dioksida dengan cara berikut:

• langsung dari stasiun produksi karbon dioksida otonom;
• dari kapal penyimpanan stasioner - dengan konsumsi karbon dioksida dalam jumlah besar dan perusahaan tidak memiliki stasiun otonom sendiri;
• dari tangki transportasi karbon dioksida - dengan volume konsumsi karbon dioksida yang lebih kecil;
• dari silinder - ketika volume karbon dioksida yang digunakan tidak signifikan atau tidak mungkin memasang pipa ke stasiun pengelasan.

Stasiun produksi karbon dioksida otonom adalah bengkel khusus terpisah dari suatu perusahaan yang memproduksi karbon dioksida untuk kebutuhannya sendiri dan untuk disuplai ke organisasi lain. Karbon dioksida disuplai ke stasiun pengelasan melalui pipa gas yang dipasang di bengkel las.

Jika terjadi konsumsi karbon dioksida dalam jumlah besar dan perusahaan tidak memiliki stasiun otonom, karbon dioksida disimpan dalam wadah penyimpanan stasioner yang berasal dari tangki pengangkut (lihat gambar di bawah).

Menggambar. Skema penyediaan stasiun pengelasan dengan karbon dioksida dari bejana penyimpanan stasioner

Untuk volume konsumsi yang lebih kecil, karbon dioksida dapat disuplai melalui pipa langsung dari tangki pengangkut. Ciri-ciri beberapa peti kemas stasioner dan peti kemas angkut ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Meja. Karakteristik wadah untuk menyimpan dan mengangkut karbon dioksida (carbon dioxide)

Ketika volume konsumsi karbon dioksida kecil atau tidak mungkin memasang pipa ke stasiun pengelasan, silinder digunakan untuk memasok karbon dioksida. Sebuah silinder hitam standar berkapasitas 40 liter diisi dengan 25 kg karbon dioksida cair, yang biasanya disimpan pada tekanan 5-6 MPa. Akibat penguapan 25 kg karbon dioksida cair, terbentuk sekitar 12.600 liter gas. Diagram penyimpanan karbon dioksida dalam silinder ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Menggambar. Skema penyimpanan karbon dioksida (karbon dioksida) dalam silinder

Untuk mengekstraksi gas dari silinder harus dilengkapi dengan peredam, pemanas gas dan pengering gas. Ketika karbon dioksida meninggalkan silinder sebagai akibat dari pemuaiannya, terjadi pendinginan adiabatik pada gas. Pada laju aliran gas yang tinggi (lebih dari 18 l/mnt), hal ini dapat menyebabkan pembekuan uap air yang terkandung dalam gas dan penyumbatan peredam. Dalam hal ini, disarankan untuk menempatkan pemanas gas di antara peredam dan katup silinder. Saat gas melewati kumparan, gas tersebut dipanaskan oleh elemen pemanas listrik yang terhubung ke jaringan 24 atau 36 V.

Pengering gas digunakan untuk mengekstraksi uap air dari karbon dioksida. Ini adalah wadah yang diisi dengan bahan (biasanya gel silika, gel tembaga sulfat, atau gel aluminium) yang menyerap kelembapan dengan baik. Pengering datang dalam tekanan tinggi, dipasang sebelum peredam, dan tekanan rendah, dipasang setelah peredam.