Dwutlenek węgla
Ogólne informacje
Nomenklatura systematyczna (IUPAC):
tlenek węgla(IV), ditlenek węgla
Inne nazwy	dwutlenek węgla Suchy lód (stały)
Wzór sumaryczny	CO2
SMILES	O=C=O
Masa molowa	44,0095 g/mol
Wygląd	bezbarwny gaz
Identyfikacja
Numer CAS	124-38-9
Właściwości Gęstość i stan skupienia 0,00198 g/cm3 ; gaz Rozpuszczalność w wodzie 1,45 kg/m³ Temperatura topnienia -57 °C (216,15 K; (pod ciśnieniem)) Temperatura wrzenia -78 °C (195,15 K; sublimuje) Kwasowość (pKa) pKa1 6,35 pKa2 10,33 Lepkość 0,07 (-78°C)
Budowa Typ hybrydyzacji i VSEPR liniowy Układ krystalograficzny jak kwarc Moment dipolowy zero D
Niebezpieczeństwa
NFPA 704	0 0 0
Temperatura zapłonu	niepalny
Temperatura samozapłonu	niepalny
Numer RTECS	FF6400000
Podobne związki
Pochodne węglany	węglan sodu węglan potasu węglan wapnia
Podobne związki	tlenek węgla podtlenek węgla disiarczek węgla diselenek węgla ditlenek krzemu
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków standardowych (25°C, 1000 hPa)

Dwutlenek węgla (CO₂, nazwa systematyczna: ditlenek węgla lub tlenek węgla(IV)) - nieorganiczny związek chemiczny, tlenek węgla na IV stopniu utlenienia.

W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niepalny gaz, dobrze rozpuszczalny w wodzie i cięższy od powietrza (ok. 1,5 raza). Pod normalnym ciśnieniem przechodzi ze stanu stałego do gazowego (sublimuje) z pominięciem fazy ciekłej w temperaturze -78,5°C. Pod zwiększonym ciśnieniem (5.1 atm) można go jednak skroplić w temperaturze -57°C.

W naturze występuje w stanie wolnym w atmosferze i związanym (np. jako składnik CaCO₃).

Dwutlenek węgla jest produktem spalania i oddychania. Jest wykorzystywany przez rośliny w procesie fotosyntezy. Tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych. Występuje w kopalniach, cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbożowych, browarach i studzienkach kanalizacyjnych. W małych stężeniach nie jest trujący, w większych stężeniach dwutlenek węgla jest szkodliwy dla zdrowia a nawet zabójczy, a jego działanie powoduje powstawanie hiperkapni, a co za tym idzie kwasicy oddechowej i w następstwie obrzęku mózgu.

W czerwcu 2006 francusko-włoska grupa badawcza pod kierownictwem Mario Santoro opublikowała w Nature informację o uzyskaniu, dzięki ciśnieniu rzędu 40-48 GPa, stałego dwutlenku węgla o charakterze amorficznym^[1]. Podobny charakter mają tlenki pierwiastków tej samej grupy układu okresowego: krzemu (szkło) i germanu.

Spis treści 1 Właściwości fizyczne 2 Wytwarzanie 3 Zastosowanie w przemyśle 4 Zatrucie dwutlenkiem węgla 5 Wykrywanie 6 Przypisy 7 Zobacz też

[edytuj] Właściwości fizyczne

Masa cząsteczkowa	44,011	kg/kmol
Indywidualna stała gazowa	0,18892	kJ/kgK
Temperatura krytyczna	31,05	°C
Ciśnienie krytyczne	73,771	bar
Gęstość krytyczna	467,9	kg/m³
Ciśnienie punktu potrójnego	5,18	bar
Temperatura punktu potrójnego	-56,6	°C
Potencjał niszczenia warstwy ozonowej ODP	0
Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego GWP	1
Właściwości dla temperatury nasycenia -20°C:
Ciśnienie nasycenia	16,831	bar
Gęstość właściwa cieczy	1057,29	kg/m³
Gęstość właściwa pary	44,31	kg/m³
Entalpia parowania (Ciepło parowania)	289,75	kJ/kg
Ciepło właściwe cp cieczy	2,154	kJ/kgK
Ciepło właściwe cp pary	1,292	kJ/kgK
Współczynnik przewodności cieplnej cieczy	0,0394	W/(m·K)
Współczynnik przewodności cieplnej pary	0,0164	W/(m·K)
Lepkość dynamiczna cieczy	124,4	μPas
Lepkość dynamiczna pary	13,64	μPas
Lepkość kinematyczna cieczy	0,1202	μm²/s
Lepkość kinematyczna pary	0,261	μm²/s
Liczba Prandtla cieczy	6,808
Liczba Prandtla pary	1,073
Stała Poissona	1,725
Wykładnik izentropy	1,292
Napięcie powierzchniowe	8,81	mN/m

[edytuj] Wytwarzanie

W laboratorium najłatwiej wytworzyć dwutlenek węgla poprzez prażenie węglanu wapnia CaCO₃:

CaCO₃ → CaO + CO₂↑

lub działając praktycznie dowolnym kwasem (np. octowym, solnym, cytrynowym) na węglany, np. węglan wapnia, węglan (Na₂CO₃) lub wodorowęglan (NaHCO₃) sodu i in. (→ aparat Kippa):

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

W przemyśle dwutlenek węgla otrzymuje się podczas spalania węglowodorów lub jako produkt uboczny fermentacji alkoholowej.

[edytuj] Zastosowanie w przemyśle

• jako suchy lód jest wykorzystywany jako chłodziwo ;
• zawarty w powietrzu wywołuje twardnienie ; zaprawy wapiennej ;
• jako atmosfera neutralna w dojrzewalniach owoców ;
• czynnik chłodniczy w obiegach nadkrytycznych ;
• czynnik roboczy w gaśnicach śniegowych i instalacjach gaśniczych ;
• w cukrownictwie - do wytrącania resztek wodorotlenku wapnia z soku buraczanego ;
• stosowany do "zasilania" markerów do gry w paintball
• stosowany również w napojach gazowanych. Jego numer jako dodatku do żywności to E290.

[edytuj] Zatrucie dwutlenkiem węgla

Do zatruć dwutlenkiem węgla dochodzi przede wszystkim w różnych zakładach przemysłowych, głównie kopalniach, jednak zatrucia są także możliwe w zamkniętych pomieszczeniach, gdzie wydzielany w wyniku fermentacji dwutlenek węgla zwiększa stężenie tego gazu w powietrzu wdechowym. Wejście do takich pomieszczeń bez sprawdzenia składu powietrza lub bez aparatów tlenowych zagraża zatruciem, a nawet śmiercią.

CO₂ tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych - powietrze zostaje zubożone w tlen, a zwiększa się w nim procentowa zawartość dwutlenku węgla. Dzieje się tak w cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbożowych, browarach, studzienkach kanalizacyjnych i innych podobnych. Odmienna sytuacja ma miejsce w kopalniach, gdzie nagle na skutek prac górniczych lub ruchów górotworu zostają uwolnione znaczne ilości gazów, w tym najczęściej dwutlenku węgla.

Zatrucie CO₂ ma nieco odmienny charakter od zatruć innymi gazami takimi jak tlenek węgla, siarkowodór czy cyjanowodór. Polega zwykle na połączeniu zagrażającego życiu niedotlenienia (hipoksja) i hiperkapnii, a co za tym idzie powstającej kwasicy oddechowej. Przy znacznej hiperkapnii dochodzi do obrzęku mózgu i porażenia ośrodka oddechowego.

Przy oddychaniu powietrzem zawierającym dwutlenek węgla w małych stężeniach (poniżej 5% w powietrzu wdechowym) zwiększa się jego ciśnienie parcjalne we krwi (hiperkapnia), co powoduje uczucie duszności, niepokój, pobudzenie ośrodka oddechowego i zwiększenie częstości oddechów. Przy zwiększaniu się jego stężenia dochodzi do bólów i zawrotów głowy, szumu w uszach, zaburzeń postrzegania, tachykardii, nadmiernej potliwości i przekrwienia spojówek. Przy stężeniach powyżej 10% narasta duszność i osłabienie, pojawiają się omamy i zaburzenia świadomości do śpiączki włącznie oraz drgawki. Stężenia powyżej 20% powodują śmierć w ciągu kilkunastu minut, a powyżej 30% śmierć natychmiastową. Niedotlenienie i obrzęk mózgu mogą spowodować nieodwracalne zmiany w mózgu, mimo uratowania zatrutej osoby.

Przedszpitalne postępowanie z osobą zatrutą: usunięcie z miejsca o dużym stężeniu CO₂ bez narażania osób ratujących na niebezpieczeństwo, ułożenie nieprzytomnych w pozycji bezpiecznej - bocznej ustalonej, transport do szpitala. W szpitalu stosuje się intensywną tlenoterapię, a także w razie potrzeby oddech kontrolowany lub wspomagany.

[edytuj] Wykrywanie

Obecność dwutlenku węgla można stwierdzić za pomocą wody wapiennej. W zetknięciu się wody wapiennej z dwutlenkiem węgla następuje reakcja:

CO₂ + Ca(OH)₂ → H₂O + CaCO₃

Wytrącenie się węglanu wapnia powoduje zmętnienie wody wapiennej.

Przypisy

[edytuj] Zobacz też

• tlenek węgla
• podtlenek węgla
• lista państw według emisji dwutlenku węgla na jednego mieszkańca
• gaz cieplarniany
• globalne ocieplenie