ნახშირორჟანგი იშლება... თხევადი აირები

სამრეწველო მასშტაბით, ნახშირორჟანგის მიღება შესაძლებელია შემდეგი გზით:

1. კირქვისგან, რომელიც შეიცავს 40%-მდე CO 2-ს, კოქსს ან ანტრაციტს 18%-მდე CO 2-მდე, სპეციალურ ღუმელში გამოწვით;
2. გოგირდმჟავას მეთოდით მომუშავე დანადგარებში გოგირდმჟავას ცარცის ემულსიასთან ურთიერთქმედების რეაქციების გამო;
3. ალკოჰოლის, ლუდის დუღილისა და ცხიმების დაშლის დროს წარმოქმნილი აირებისგან;
4. ნახშირის, ბუნებრივი აირის და სხვა საწვავის წვის სამრეწველო ქვაბების გრიპის აირებიდან. გამონაბოლქვი აირი შეიცავს 12-20% CO 2-ს;
5. ქიმიური წარმოების ნარჩენი აირებისგან, უპირველეს ყოვლისა, სინთეზური ამიაკი და მეთანოლი. გამონაბოლქვი აირები შეიცავს დაახლოებით 90% CO2-ს.

Ახლა ნახშირორჟანგის მიღების ყველაზე გავრცელებული გზაა აირებიდან დუღილის დროს. ნარჩენი გაზი ამ შემთხვევებში თითქმის სუფთა ნახშირორჟანგია და წარმოების იაფი გვერდითი პროდუქტია.

ჰიდროლიზის მცენარეებში საფუარის ნახერხით დუღილის დროს გამოიყოფა აირები, რომლებიც შეიცავს 99% CO 2-ს.

1 - დუღილის ავზი; 2 - გაზის ავზი; 3 - სარეცხი კოშკი; 4 - წინასწარი კომპრესორი; 5 - tubular მაცივარი; 6 - ზეთის გამყოფი; 7 - კოშკი; 8 - კოშკი; 9 - ორსაფეხურიანი კომპრესორი; 10 - მაცივარი; 11 - ზეთის გამყოფი; 12 - სატანკო.

ჰიდროლიზის ქარხნებში ნახშირორჟანგის წარმოების სქემა

დუღილის ავზ 1-დან გაზი მიეწოდება ტუმბოებით და თუ არის საკმარისი წნევა, ის თავისით შედის გაზის ავზში 2, სადაც მისგან გამოყოფილია მყარი ნაწილაკები. შემდეგ გაზი შედის სარეცხი კოშკში 3, სავსე კოქსით ან კერამიკული რგოლებით, სადაც ის ირეცხება წყლის საწინააღმდეგო ნაკადით და საბოლოოდ თავისუფლდება მყარი ნაწილაკებისა და წყალში ხსნადი მინარევებისაგან. გარეცხვის შემდეგ გაზი შედის წინასწარ კომპრესორში 4, სადაც ის შეკუმშულია 400-550 კპა წნევამდე.

ვინაიდან შეკუმშვისას ნახშირორჟანგის ტემპერატურა მატულობს 90-100°C-მდე, კომპრესორის შემდეგ გაზი შედის მილაკოვან მაცივარში 5, სადაც გაცივდება 15°C-მდე. შემდეგ ნახშირორჟანგი იგზავნება ზეთის გამყოფ 6-ში, სადაც გამოყოფილია ზეთი, რომელიც შეკუმშვის დროს გაზში შევიდა. ამის შემდეგ, ნახშირორჟანგი იწმინდება ჟანგვის აგენტების წყალხსნარებით (KMnO 4, K 2 Cr 2 P 7, ჰიპოქრომიტი) კოშკში 7 და შემდეგ აშრობენ გააქტიურებული ნახშირბადით ან სილიკა გელით კოშკში 8.

გაწმენდისა და გაშრობის შემდეგ ნახშირორჟანგი ხვდება ორსაფეხურიან კომპრესორში 9. I სტადიაზე იკუმშება 1-1,2 მპა-მდე. შემდეგ ნახშირორჟანგი შედის მაცივარში 10, სადაც ის გაცივდება 100-დან 15°C-მდე, გადის ზეთის გამყოფ 11-ში და შედის კომპრესორის მეორე ეტაპზე, სადაც შეკუმშულია 6-7 მპა-მდე, გარდაიქმნება თხევად ნახშირორჟანგში და გროვდება ავზი 12, საიდანაც ხდება სტანდარტული ცილინდრების ან სხვა კონტეინერების (ტანკების) შევსება.

ამ ნაერთის წარმოქმნის ყველაზე გავრცელებული პროცესებია ცხოველებისა და მცენარეების ნარჩენების გახრწნა, სხვადასხვა სახის საწვავის წვა და ცხოველებისა და მცენარეების სუნთქვა. მაგალითად, ერთი ადამიანი დღეში დაახლოებით კილოგრამ ნახშირორჟანგს გამოყოფს ატმოსფეროში. ნახშირბადის მონოქსიდი და დიოქსიდი ასევე შეიძლება წარმოიქმნას უსულო ბუნებაში. ნახშირორჟანგი გამოიყოფა ვულკანური აქტივობის დროს და ასევე შეიძლება გამომუშავდეს მინერალური წყლის წყაროებიდან. ნახშირორჟანგი მცირე რაოდენობით გვხვდება დედამიწის ატმოსფეროში.

ამ ნაერთის ქიმიური სტრუქტურის თავისებურებები საშუალებას აძლევს მას მონაწილეობა მიიღოს მრავალ ქიმიურ რეაქციაში, რომლის საფუძველია ნახშირორჟანგი.

ფორმულა

ამ ნივთიერების ნაერთში ოთხვალენტიანი ნახშირბადის ატომი ქმნის ხაზოვან კავშირს ჟანგბადის ორ მოლეკულასთან. ასეთი მოლეკულის გარეგნობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

ჰიბრიდიზაციის თეორია ხსნის ნახშირორჟანგის მოლეკულის სტრუქტურას შემდეგნაირად: ორი არსებული სიგმა ბმა იქმნება ნახშირბადის ატომების sp ორბიტალებსა და ჟანგბადის ორ 2p ორბიტალებს შორის; ნახშირბადის p-ორბიტალები, რომლებიც არ მონაწილეობენ ჰიბრიდიზაციაში, დაკავშირებულია ჟანგბადის მსგავს ორბიტალებთან ერთად. ქიმიურ რეაქციებში ნახშირორჟანგი იწერება როგორც: CO 2.

ფიზიკური თვისებები

ნორმალურ პირობებში ნახშირორჟანგი არის უფერო, უსუნო აირი. ის უფრო მძიმეა ვიდრე ჰაერი, რის გამოც ნახშირორჟანგი შეიძლება სითხესავით მოიქცეს. მაგალითად, ის შეიძლება გადაისხას ერთი კონტეინერიდან მეორეში. ეს ნივთიერება წყალში ოდნავ ხსნადია - დაახლოებით 0,88 ლიტრი CO 2 იხსნება ერთ ლიტრ წყალში 20 ⁰C ტემპერატურაზე. ტემპერატურის უმნიშვნელო ვარდნა რადიკალურად ცვლის სიტუაციას - 1,7 ლიტრი CO 2 შეიძლება დაითხოვოს იმავე ლიტრ წყალში 17⁰C ტემპერატურაზე. ძლიერი გაგრილებით, ეს ნივთიერება გროვდება თოვლის ფანტელების სახით - წარმოიქმნება ეგრეთ წოდებული "მშრალი ყინული". ეს სახელი მოდის იქიდან, რომ ნორმალური წნევის დროს ნივთიერება, თხევადი ფაზის გვერდის ავლით, მაშინვე იქცევა გაზად. თხევადი ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება 0,6 მპა-ზე ოდნავ მაღალი წნევის დროს და ოთახის ტემპერატურაზე.

ქიმიური თვისებები

ძლიერ ჟანგვის აგენტებთან ურთიერთობისას 4-ნახშირორჟანგი ავლენს ჟანგვის თვისებებს. ამ ურთიერთქმედების ტიპიური რეაქციაა:

C + CO 2 = 2 CO.

ამრიგად, ნახშირის დახმარებით ნახშირორჟანგი მცირდება მის ორვალენტიან მოდიფიკაციამდე - ნახშირბადის მონოქსიდამდე.

ნორმალურ პირობებში ნახშირორჟანგი ინერტულია. მაგრამ ზოგიერთ აქტიურ ლითონს შეუძლია მასში დაწვა, ნაერთიდან ჟანგბადის ამოღება და ნახშირბადის გაზის გამოყოფა. ტიპიური რეაქცია არის მაგნიუმის წვა:

2 მგ + CO 2 = 2 MgO + C.

რეაქციის დროს წარმოიქმნება მაგნიუმის ოქსიდი და თავისუფალი ნახშირბადი.

ქიმიურ ნაერთებში CO 2 ხშირად ავლენს ტიპიური მჟავა ოქსიდის თვისებებს. მაგალითად, ის რეაგირებს ფუძეებთან და ძირითად ოქსიდებთან. რეაქციის შედეგია ნახშირმჟავას მარილები.

მაგალითად, ნატრიუმის ოქსიდის ნაერთის რეაქცია ნახშირორჟანგთან შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

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

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

NaOH + CO 2 = NaHCO 3.

ნახშირმჟავას და CO 2 ხსნარი

ნახშირორჟანგი წყალში ქმნის ხსნარს დისოციაციის მცირე ხარისხით. ნახშირორჟანგის ამ ხსნარს ნახშირმჟავა ეწოდება. უფეროა, სუსტად გამოხატული და მომჟავო გემო აქვს.

ქიმიური რეაქციის ჩაწერა:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

წონასწორობა საკმაოდ ძლიერად არის გადატანილი მარცხნივ - საწყისი ნახშირორჟანგის მხოლოდ დაახლოებით 1% გარდაიქმნება ნახშირბადის მჟავად. რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით ნაკლებია ნახშირმჟავას მოლეკულები ხსნარში. როდესაც ნაერთი ადუღდება, ის მთლიანად ქრება და ხსნარი იშლება ნახშირორჟანგად და წყალში. ნახშირმჟავას სტრუქტურული ფორმულა წარმოდგენილია ქვემოთ.

ნახშირმჟავას თვისებები

ნახშირბადის მჟავა ძალიან სუსტია. ხსნარებში ის იშლება წყალბადის იონებად H + და ნაერთებად HCO 3 -. CO 3 - იონები წარმოიქმნება ძალიან მცირე რაოდენობით.

ნახშირმჟავა ორფუძიანია, ამიტომ მის მიერ წარმოქმნილი მარილები შეიძლება იყოს საშუალო და მჟავე. რუსულ ქიმიურ ტრადიციაში საშუალო მარილებს კარბონატები ეწოდება, ხოლო ძლიერ მარილებს ბიკარბონატები.

ხარისხობრივი რეაქცია

ნახშირორჟანგის გაზის აღმოჩენის ერთ-ერთი შესაძლო გზაა კირის ნაღმტყორცნების გამჭვირვალობის შეცვლა.

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

ეს გამოცდილება ცნობილია სკოლის ქიმიის კურსიდან. რეაქციის დასაწყისში წარმოიქმნება მცირე რაოდენობით თეთრი ნალექი, რომელიც შემდგომში ქრება წყალში ნახშირორჟანგის გავლისას. გამჭვირვალობის ცვლილება ხდება იმის გამო, რომ ურთიერთქმედების პროცესში უხსნადი ნაერთი - კალციუმის კარბონატი - გარდაიქმნება ხსნად ნივთიერებად - კალციუმის ბიკარბონატად. რეაქცია მიმდინარეობს ამ გზით:

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

ნახშირორჟანგის წარმოება

თუ საჭიროა მცირე რაოდენობით CO2-ის მიღება, შეგიძლიათ დაიწყოთ მარილმჟავას რეაქცია კალციუმის კარბონატთან (მარმარილო). ამ ურთიერთქმედების ქიმიური აღნიშვნა ასე გამოიყურება:

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

ასევე ამ მიზნით გამოიყენება ნახშირბადის შემცველი ნივთიერებების წვის რეაქციები, მაგალითად, აცეტილენი:

CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 -.

Kipp-ის აპარატი გამოიყენება მიღებული აირისებრი ნივთიერების შესაგროვებლად და შესანახად.

მრეწველობისა და სოფლის მეურნეობის საჭიროებისთვის ნახშირორჟანგის წარმოების მასშტაბები დიდი უნდა იყოს. ამ ფართომასშტაბიანი რეაქციის პოპულარული მეთოდია კირქვის დაწვა, რომელიც წარმოქმნის ნახშირორჟანგს. რეაქციის ფორმულა მოცემულია ქვემოთ:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

ნახშირორჟანგის გამოყენება

კვების მრეწველობა, „მშრალი ყინულის“ ფართომასშტაბიანი წარმოების შემდეგ, გადავიდა საკვების შენახვის ფუნდამენტურად ახალ მეთოდზე. ის შეუცვლელია გაზიანი სასმელებისა და მინერალური წყლის წარმოებაში. CO 2 შემცველობა სასმელებში აძლევს მათ სიახლეს და მნიშვნელოვნად ზრდის მათ შენახვის ვადას. ხოლო მინერალური წყლების კარბიდიზაცია საშუალებას გაძლევთ თავიდან აიცილოთ სიწითლე და უსიამოვნო გემო.

კულინარიაში ხშირად გამოიყენება ლიმონმჟავას ძმრით ჩაქრობის მეთოდი. ამ პროცესის დროს გამოთავისუფლებული ნახშირორჟანგი ანიჭებს ფუმფულასა და სიმსუბუქეს საკონდიტრო ნაწარმს.

ეს ნაერთი ხშირად გამოიყენება როგორც საკვები დანამატი საკვები პროდუქტების შენახვის ვადის გასაზრდელად. პროდუქტებში შემავალი ქიმიური დანამატების კლასიფიკაციის საერთაშორისო სტანდარტების მიხედვით, კოდირებულია E 290,

ნახშირორჟანგის ფხვნილი არის ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული ნივთიერება, რომელიც შედის ხანძარსაწინააღმდეგო ნარევებში. ეს ნივთიერება ასევე გვხვდება ცეცხლმაქრის ქაფში.

უმჯობესია ნახშირორჟანგის ტრანსპორტირება და შენახვა ლითონის ცილინდრებში. 31⁰C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე, ცილინდრში წნევამ შეიძლება მიაღწიოს კრიტიკულს და თხევადი CO 2 გადავა სუპერკრიტიკულ მდგომარეობაში საოპერაციო წნევის მკვეთრი მატებით 7,35 მპა-მდე. ლითონის ცილინდრს შეუძლია გაუძლოს შიდა წნევას 22 მპა-მდე, ამიტომ წნევის დიაპაზონი ოცდაათი გრადუსზე მაღალ ტემპერატურაზე ითვლება უსაფრთხოდ.

CO - ნახშირბადის მონოქსიდი და CO2 - ნახშირორჟანგი ხშირად ერთმანეთში აირია. სახელები ერთნაირად ჟღერს, ისინი ორივე უფერო და უსუნო აირებია და მაღალი კონცენტრაციით ორივე შეიძლება ფატალური იყოს. განსხვავება ისაა, რომ CO2 არის ჩვეულებრივი ბუნებრივი აირი, რომელიც საჭიროა ყველა მცენარისა და ცხოველის ცხოვრებაში. CO არ არის გავრცელებული. ყველაზე ხშირად ეს არის ჟანგბადის შემცველი საწვავის წვის გვერდითი პროდუქტი.

მედია ხშირად ამატებს დაბნეულობას. ჩვენ გვესმოდა ისტორიები თვითმკვლელობის შესახებ ბაღის შლანგის გამონაბოლქვი მილში და მანქანის ფანჯარაში ჩასმით, შემდეგ ძრავის ჩართვამდე, სანამ CO (ნახშირბადის მონოქსიდი) არ აფრქვევდა მანქანის მგზავრს. დღეს გვეუბნებიან, რომ ჩვენი მანქანის გამონაბოლქვი არის "მომაკვდინებელი" სათბურის გაზის CO2-ის მთავარი წყარო. ადვილი გასაგებია, რატომ არიან ისინი დაბნეული.

სასარგებლოა CO-სა და CO2-ს შორის მსგავსების და განსხვავებების გაგება:

ნახშირბადის მონოქსიდის შესახებ

• CO წარმოიქმნება ბუნებრივად კვალი რაოდენობით ნაწილობრივ მეთანის დაჟანგვაატმოსფერო, ვულკანები და ტყის ხანძრები
• CO წარმოიქმნება საშიშ დონეზე ჟანგბადით წვის შედეგად არასწორად ვენტილირებული საწვავის წვის მოწყობილობებში, როგორიცაა ნავთობისა და გაზის ღუმელები, გაზის წყლის გამაცხელებლები, გაზის ღუმელები, გაზის ან ნავთის გამათბობლები, ბუხრები და ხის ღუმელები.
• CO იწარმოება საშიშ დონეზე შიდა წვის ძრავარომ არ გამოიყენოთ კატალიზატორი
• ეს ფატალური მოწამვლის ყველაზე გავრცელებული სახეობაა მსოფლიოში.

• 0.1 ppm - პლანეტაზე CO-ს ამჟამინდელი საშუალო დონე
• OSHA ზღუდავს სამუშაო ადგილზე გრძელვადიანი ექსპოზიციის დონეს 50 ppm-მდე (ნაწილი მილიონზე)
• ნახშირორჟანგის მსუბუქი მოწამვლის სიმპტომებია თავის ტკივილი და თავბრუსხვევა 100 ppm-ზე ნაკლები კონცენტრაციით.
• 700 ppm-მდე კონცენტრაცია შეიძლება სიცოცხლისთვის საშიში იყოს

ნახშირორჟანგის შესახებ

• CO2 არის ჩვეულებრივი გაზი ატმოსფეროში და საჭიროა მცენარეთა სიცოცხლისთვის
• CO2 არის ადამიანის და ცხოველების სუნთქვის, დუღილის, ქიმიური რეაქციების და წიაღისეული საწვავის და ხის დაწვის ბუნებრივი პროდუქტი.
• CO2 არ არის აალებადი
• CO2 წარმოიქმნება შიდა წვის ძრავებით, რომლებიც იყენებენ კატალიზატორს
• CO2-ით მოწამვლა იშვიათია; თუმცა სკუბა მყვინთავებმა ამას ყურადღება უნდა მიაქციონ (მოხვევები)
• დახურულ სივრცეში CO2-ის ზეწოლის ქვეშ მყოფი ავზების გაჟონვა შეიძლება სახიფათო იყოს ოკუპანტებისთვის - როგორც CO2-ის მაღალი დონის, ასევე ჟანგბადის შედარებით დაბალი დონის გამო (გადაადგილება).

• 400 ppm არის ამჟამინდელი CO2 საშუალო დონე პლანეტაზე
• ASHRAE რეკომენდაციას უწევს 1000 ppm ლიმიტს საოფისე შენობებისთვის და საკლასო ოთახებისთვის
• OSHA ზღუდავს სამუშაო ადგილზე გრძელვადიანი ექსპოზიციის დონეს 5000 ppm-მდე
• ძილიანობა შეიძლება მოხდეს 10000 ppm-ზე - ხშირია დახურულ მანქანებში ან აუდიტორიაში
• CO2-ით მსუბუქი მოწამვლის სიმპტომები მოიცავს თავის ტკივილს და თავბრუსხვევას 30000 ppm-ზე ნაკლები კონცენტრაციით (3%).
• 80,000 ppm (8%) CO2 შეიძლება იყოს სიცოცხლისთვის საშიში

რა მსგავსებაა CO-სა და CO2-ს შორის?

• ნახშირბადი და ჟანგბადი შერწყმულია ორივე აირის წარმოქმნით
• ორივე უფერო, უგემოვნო და უსუნოა
• ორივე გვხვდება ჰაერში მთელს მსოფლიოში (თუმცა სხვადასხვა კონცენტრაციით)
• ორივე გამოიყოფა წვის ან ხანძრის დროს

PPM-ის გაგება - ნაწილები მილიონზე

ნაწილები მილიონზე (ppm ან ppmv) ასე გაზომავენ მეცნიერები ჰაერში გაზის მოლეკულების მცირე რაოდენობას, ვინაიდან გაზის მოლეკულების რაოდენობა მოცულობაში მნიშვნელოვნად ნაკლებია 1%-ზე. იმის ნაცვლად, რომ თქვან "1% გაზი მოცულობით", მეცნიერები იტყვიან "10,000 ppmv" (10,000 / 1,000,000 = 1%) ან შეამცირებენ მას "10,000 ppm".

მაგალითად, უფრო ადვილია დაწეროთ, რომ CO2 დონე ოთახში გაიზარდა 400 ppm-დან 859 ppm-მდე, ვიდრე დაწერა, რომ CO2 დონე გაიზარდა 0.04%-დან 0.0859%-მდე. თუმცა ორივე მათგანი მართალია.

როგორ მიიღო სახელები მონოქსიდმა და დიოქსიდმა

თქვენ შეგიძლიათ მადლობა გადაუხადოთ ძველ ბერძნებს, რომ მოგვაწოდეთ მათი სახელები ციფრებისთვის:

მონო = 1
di = 2
სამ = 3
ტეტრა = 4
პენტა = 5
ჰექსა = 6
ჰეპტა = 7
რვა = 8
ენეა = 9
დეკა = 10

ასე ვიღებთ ინგლისურ სიტყვებს, როგორიცაა სამიკუთხე (3 მხარე), აშშ პენტა gon (ცალმხრივი 5) ან ხმის დაფა thlon (10 შეჯიბრი). ასე რომ პირველი ნახევარი მონოქსიდი ნიშნავს ჟანგბადის ატომს 1 და პირველ ნახევარს დიოქსიდი ნიშნავს ჟანგბადის ატომებს 2.

სიტყვის მეორე ნახევრისთვის გვაქვს ოქსიდიოქსიდი არის ჟანგბადის მარტივი ნაერთის სახელი სხვა ელემენტთან ან ჯგუფთან. მაგალითად, დაამატეთ ჟანგბადი წყალბადის ელემენტს და მიიღებთ წყალბადს დი ოქსიდი(H20) ან წყალი. სხვა ოქსიდები, რომელთა შესახებ შესაძლოა გსმენიათ, არის აზოტის ოქსიდი (NO2 - სიცილის გაზი) ან თუთიის ოქსიდი (ZnO - მზისგან დამცავი კრემის აქტიური ნივთიერება).

სტატიის შინაარსი

ᲜᲐᲮᲨᲘᲠᲝᲠᲟᲐᲜᲒᲘ(ნახშირბადის (IV) მონოქსიდი, ნახშირბადის ანჰიდრიდი, ნახშირორჟანგი) CO 2, ცნობილი ბუშტუკოვანი ინგრედიენტი გაზიან გამაგრილებელ სასმელებში. "გაზიანი წყლის" სამკურნალო თვისებების შესახებ ადამიანმა ბუნებრივი წყაროებიდან უხსოვარი დროიდან იცის, მაგრამ მხოლოდ მე-19 საუკუნეში. მე თვითონ ვისწავლე მისი მიღება. ამავდროულად, გამოვლინდა ნივთიერება, რომელიც წყალს ადუღებს - ნახშირორჟანგი. პირველად კარბონიზაციის მიზნით ეს გაზი მიიღეს 1887 წელს დაქუცმაცებული მარმარილოსა და გოგირდმჟავას შორის რეაქციის დროს; ის ასევე იზოლირებული იყო ბუნებრივი წყაროებიდან. მოგვიანებით CO 2-ის წარმოება დაიწყო სამრეწველო მასშტაბით კოქსის დაწვით, კირქვის კალცინით და ალკოჰოლის დუღილით. მეოთხედ საუკუნეზე მეტი ხნის განმავლობაში ნახშირორჟანგი ინახებოდა ზეწოლის ქვეშ ფოლადის ცილინდრებში და გამოიყენებოდა თითქმის ექსკლუზიურად სასმელების კარბონატად. 1923 წელს დაიწყო მყარი CO 2 (მშრალი ყინული) წარმოება, როგორც კომერციული პროდუქტი და დაახლოებით 1940 წელს გამოუშვეს თხევადი CO 2, რომელიც შეედინება სპეციალურ დალუქულ ავზებში მაღალი წნევის ქვეშ.

ფიზიკური თვისებები.

ნორმალურ ტემპერატურასა და წნევაზე ნახშირორჟანგი არის უფერო აირი ოდნავ მჟავე გემოთი და სუნით. ის ჰაერზე 50%-ით მძიმეა, ამიტომ მისი გადატანა შესაძლებელია ერთი კონტეინერიდან მეორეში. CO 2 არის წვის პროცესების უმეტესობის პროდუქტი და საკმარისად დიდი რაოდენობით, შეუძლია ცეცხლის ჩაქრობა ჰაერიდან ჟანგბადის გადაადგილებით. როდესაც CO 2-ის კონცენტრაცია იზრდება ცუდად ვენტილირებადი ოთახში, ჰაერში ჟანგბადის შემცველობა იმდენად მცირდება, რომ ადამიანს შეუძლია დახრჩობა. CO 2 იხსნება ბევრ სითხეში; ხსნადობა დამოკიდებულია სითხის თვისებებზე, ტემპერატურაზე და CO 2 ორთქლის წნევაზე. ნახშირორჟანგის წყალში დაშლის უნარი განაპირობებს მის ფართო გამოყენებას გამაგრილებელი სასმელების წარმოებაში. CO 2 ძალიან ხსნადია ორგანულ გამხსნელებში, როგორიცაა ალკოჰოლი, აცეტონი და ბენზოლი.

წნევის გაზრდით და გაგრილებით, ნახშირორჟანგი ადვილად თხევადდება და თხევად მდგომარეობაშია +31-დან -57 ° C ტემპერატურაზე (დამოკიდებულია წნევაზე). -57°C-ზე ქვემოთ ის იქცევა მყარ მდგომარეობაში (მშრალი ყინული). გათხევადებისთვის საჭირო წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე: +21°C-ზე არის 60 ატმ, ხოლო –18°C-ზე მხოლოდ 20 ატმ. თხევადი CO 2 ინახება დახურულ კონტეინერებში შესაბამისი წნევის ქვეშ. როდესაც ის ატმოსფეროში გადადის, ნაწილი გადაიქცევა გაზად, ნაწილი კი „ნახშირბადის თოვლად“, ხოლო ტემპერატურა ეცემა –84 °C-მდე.

გარემოდან სითბოს შთანთქმით, მშრალი ყინული გადადის აირისებრ მდგომარეობაში, გვერდის ავლით თხევადი ფაზის – სუბლიმაციას. სუბლიმაციის დანაკარგების შესამცირებლად, იგი ინახება და ტრანსპორტირდება დახურულ კონტეინერებში, რომლებიც საკმარისად გამძლეა, რათა გაუძლოს წნევის მატებას ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

ქიმიური თვისებები.

CO 2 არის დაბალაქტიური ნაერთი. წყალში გახსნისას წარმოიქმნება სუსტი ნახშირბადის მჟავა, რომელიც ლაკმუსის ქაღალდს წითლად აქცევს. ნახშირბადის მჟავა აუმჯობესებს გაზიანი სასმელების გემოს და ხელს უშლის ბაქტერიების ზრდას. რეაქციაში ტუტე და მიწის ტუტე ლითონებთან, ისევე როგორც ამიაკით, CO 2 წარმოქმნის კარბონატებს და ბიკარბონატებს.

გავრცელება ბუნებაში და წარმოებაში.

CO 2 წარმოიქმნება ნახშირბადის შემცველი ნივთიერებების წვის, ალკოჰოლური დუღილისა და მცენარეული და ცხოველური ნარჩენების ლპობის დროს; ის გამოიყოფა ცხოველების სუნთქვისას და მცენარეების მიერ სიბნელეში. შუქზე, პირიქით, მცენარეები შთანთქავს CO 2-ს და გამოყოფს ჟანგბადს, რომელიც ინარჩუნებს ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის ბუნებრივ ბალანსს ჰაერში, რომელსაც ჩვენ ვსუნთქავთ. მასში CO 2 შემცველობა არ აღემატება 0,03%-ს (მოცულობით).

CO 2-ის გამომუშავების ხუთი ძირითადი გზა არსებობს: ნახშირბადის შემცველი ნივთიერებების (კოქსი, ბუნებრივი აირი, თხევადი საწვავი) წვა; ამიაკის სინთეზის დროს ქვეპროდუქტად წარმოქმნა; კირქვის კალციაცია; ფერმენტაცია; ჭაბურღილებიდან ამოტუმბვა. ბოლო ორ შემთხვევაში მიიღება თითქმის სუფთა ნახშირორჟანგი და ნახშირბადის შემცველი ნივთიერებების წვის ან კირქვის კალცინირებისას წარმოიქმნება CO 2-ის ნარევი აზოტთან და სხვა აირების კვალთან. ეს ნარევი გადადის ხსნარში, რომელიც შთანთქავს მხოლოდ CO 2-ს. შემდეგ ხსნარი თბება და თითქმის სუფთა CO 2 მიიღება, რომელიც გამოყოფილია დარჩენილი მინარევებისაგან. წყლის ორთქლი იხსნება გაყინვით და ქიმიური გაშრობით.

გაწმენდილი CO 2 თხევადდება მაღალი წნევით გაციებით და ინახება დიდ კონტეინერებში. მშრალი ყინულის წარმოებისთვის, თხევადი CO 2 იკვებება ჰიდრავლიკური პრესის დახურულ კამერაში, სადაც წნევა მცირდება ატმოსფერულ წნევამდე. წნევის მკვეთრი შემცირებით CO 2-დან წარმოიქმნება ფხვიერი თოვლი და ძალიან ცივი აირი. თოვლი შეკუმშულია და მიიღება მშრალი ყინული. CO 2 გაზი ამოტუმბულია, თხევადი და ბრუნდება შესანახ ავზში.

აპლიკაცია

დაბალი ტემპერატურის მიღება.

თხევადი და მყარი ფორმით, CO 2 გამოიყენება ძირითადად, როგორც გამაგრილებელი. მშრალი ყინული არის კომპაქტური მასალა, ადვილად დასამუშავებელი და საშუალებას გაძლევთ შექმნათ სხვადასხვა ტემპერატურული პირობები. იგივე მასით, ორჯერ უფრო ცივია, ვიდრე ჩვეულებრივი ყინული და იკავებს მოცულობის ნახევარს. მშრალი ყინული გამოიყენება საკვების შესანახად. გამოიყენება შამპანურის, გამაგრილებელი სასმელების და ნაყინის გასაციებლად. იგი ფართოდ გამოიყენება სითბოსადმი მგრძნობიარე მასალების (ხორცის პროდუქტები, ფისები, პოლიმერები, საღებავები, ინსექტიციდები, საღებავები, სანელებლები) „ცივად დაფქვისას“; ჭედვისას (ბურცებისგან გაწმენდის) შტამპიანი რეზინის და პლასტმასის ნაწარმი; საჰაერო ხომალდების და ელექტრონული მოწყობილობების დაბალტემპერატურულ ტესტირების დროს სპეციალურ კამერებში; ნახევრად მზა მაფინებისა და ნამცხვრების „ცივი შერევისთვის“, რათა გამოცხობისას ისინი ერთგვაროვანი დარჩეს; ტრანსპორტირებული პროდუქტებით კონტეინერების სწრაფი გაგრილებისთვის დაქუცმაცებული მშრალი ყინულის ნაკადით აფეთქებით; შენადნობის და უჟანგავი ფოლადების, ალუმინის და ა.შ. მათი ფიზიკური თვისებების გაუმჯობესების მიზნით; მანქანების ნაწილების მჭიდრო მორგებისთვის მათი აწყობის დროს; საჭრელების გაგრილებისთვის მაღალი სიმტკიცის ფოლადის სამუშაო ნაწილების დამუშავებისას.

კარბონიზაცია.

CO 2 გაზის ძირითადი გამოყენება არის წყლის და გამაგრილებელი სასმელების კარბონაცია. ჯერ წყალი და სიროფი ურევენ საჭირო პროპორციებში, შემდეგ კი ნარევი გაჯერებულია CO 2 გაზით წნევის ქვეშ. ლუდსა და ღვინოში კარბონაცია ჩვეულებრივ ხდება მათში ქიმიური რეაქციების შედეგად.

აპლიკაციები ინერციაზე დაფუძნებული.

CO 2 გამოიყენება როგორც ანტიოქსიდანტი მრავალი საკვები პროდუქტის გრძელვადიანი შენახვის დროს: ყველი, ხორცი, რძის ფხვნილი, თხილი, ხსნადი ჩაი, ყავა, კაკაო და ა.შ. როგორც წვის დამთრგუნველი, CO 2 გამოიყენება აალებადი მასალების შესანახად და ტრანსპორტირებისთვის, როგორიცაა სარაკეტო საწვავი, ზეთები, ბენზინი, საღებავები, ლაქები და გამხსნელები. იგი გამოიყენება როგორც დამცავი საშუალება ნახშირბადოვანი ფოლადების ელექტრო შედუღებისას ერთგვაროვანი, ძლიერი შედუღების მისაღებად, ხოლო შედუღების სამუშაოები უფრო იაფია, ვიდრე ინერტული აირების გამოყენებისას.

CO 2 არის ხანძრის ჩაქრობის ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტური საშუალება, რომელიც ჩნდება აალებადი სითხეების აალებისა და ელექტრული ავარიის დროს. იწარმოება სხვადასხვა ნახშირორჟანგის ცეცხლმაქრები: პორტატულიდან არაუმეტეს 2 კგ სიმძლავრის სტაციონარული ავტომატური მიწოდების ბლოკებამდე, საერთო ცილინდრიანი ტევადობით 45 კგ-მდე ან დაბალი წნევის გაზის ავზებით 60 ტონამდე ტევადობით. CO 2. თხევადი CO 2, რომელიც ზეწოლის ქვეშ იმყოფება ასეთ ცეცხლმაქრებში, გამოშვებისას წარმოქმნის თოვლისა და ცივი აირის ნარევს; ამ უკანასკნელს უფრო მაღალი სიმკვრივე აქვს ვიდრე ჰაერი და ანაცვლებს მას წვის ზონიდან. ეფექტს ასევე აძლიერებს თოვლის გამაგრილებელი ეფექტი, რომელიც აორთქლებით გადაიქცევა აირად CO 2-ად.

ქიმიური ასპექტები.

ნახშირორჟანგი გამოიყენება ასპირინის, თეთრი ტყვიის, შარდოვანას, პერბორატების და ქიმიურად სუფთა კარბონატების წარმოებაში. ნახშირბადის მჟავა, რომელიც წარმოიქმნება CO 2 წყალში გახსნისას, არის იაფი რეაგენტი ტუტეების გასანეიტრალებლად. სამსხმელო ქარხნებში ნახშირორჟანგი გამოიყენება ქვიშის ჩამოსხმის დასამუშავებლად CO 2-ის რეაქციაში ნატრიუმის სილიკატთან ქვიშაში შერეული. ეს საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ უმაღლესი ხარისხის კასტინგები. ცეცხლგამძლე აგური, რომელიც გამოიყენება ფოლადის, მინის და ალუმინის დნობის ღუმელებისთვის, უფრო გამძლე ხდება ნახშირორჟანგით დამუშავების შემდეგ. CO 2 ასევე გამოიყენება ურბანული წყლის დარბილების სისტემებში სოდა ცაცხვის გამოყენებით.

გაზრდილი წნევის შექმნა.

CO 2 გამოიყენება სხვადასხვა კონტეინერების წნევის შესამოწმებლად და გაჟონვის შესამოწმებლად, აგრეთვე წნევის მრიცხველების, სარქველებისა და სანთლების დასაკალიბრებლად. იგი გამოიყენება პორტატული კონტეინერების შესავსებად სამაშველო ქამრებისა და გასაბერი ნავების გასაბერად. ნახშირორჟანგისა და აზოტის ოქსიდის ნარევს დიდი ხანია იყენებდნენ აეროზოლის ქილების ზეწოლის მიზნით. CO 2 ზეწოლის ქვეშ შეჰყავთ დალუქულ კონტეინერებში ეთერით (ძრავის სწრაფი გაშვების მოწყობილობებში), გამხსნელებით, საღებავებით, ინსექტიციდებით ამ ნივთიერებების შემდგომი შესხურებისთვის.

განაცხადი მედიცინაში.

CO 2 ემატება მცირე რაოდენობით ჟანგბადს (სუნთქვის გასააქტიურებლად) და ანესთეზიის დროს. მაღალ კონცენტრაციებში გამოიყენება ცხოველების ჰუმანური მკვლელობისთვის.

(IV), ნახშირორჟანგი ან ნახშირორჟანგი. მას ასევე უწოდებენ ნახშირბადის ანჰიდრიდს. ეს არის სრულიად უფერო, უსუნო გაზი მჟავე გემოთი. ნახშირორჟანგი ჰაერზე მძიმეა და წყალში ცუდად ხსნადია. -78 გრადუს ცელსიუსზე დაბალ ტემპერატურაზე ის კრისტალიზდება და თოვლს დაემსგავსება.

ეს ნივთიერება გადადის აირისებრი მდგომარეობიდან მყარში, ვინაიდან თხევად მდგომარეობაში ატმოსფერული წნევის ქვეშ ვერ იარსებებს. ნახშირორჟანგის სიმკვრივე ნორმალურ პირობებში არის 1,97 კგ/მ3 - 1,5-ჯერ მეტი, მყარი სახით ნახშირორჟანგს „მშრალი ყინული“ ეწოდება. იგი იქცევა თხევად მდგომარეობაში, რომელშიც ის შეიძლება დიდხანს ინახებოდეს, როდესაც წნევა იზრდება. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ამ ნივთიერებას და მის ქიმიურ სტრუქტურას.

ნახშირორჟანგი, რომლის ფორმულაა CO2, შედგება ნახშირბადისა და ჟანგბადისგან და ის მიიღება ორგანული ნივთიერებების წვის ან დაშლის შედეგად. ნახშირბადის მონოქსიდი გვხვდება ჰაერში და მიწისქვეშა მინერალურ წყლებში. ადამიანები და ცხოველები ამოსუნთქვისას ასევე გამოყოფენ ნახშირორჟანგს. მცენარეები სინათლის გარეშე ათავისუფლებენ მას და ინტენსიურად შთანთქავენ ფოტოსინთეზის დროს. ყველა ცოცხალი არსების უჯრედების მეტაბოლური პროცესის წყალობით, ნახშირბადის მონოქსიდი არის მიმდებარე ბუნების ერთ-ერთი მთავარი კომპონენტი.

ეს გაზი არ არის ტოქსიკური, მაგრამ მაღალი კონცენტრაციის დაგროვების შემთხვევაში შეიძლება დაიწყოს დახრჩობა (ჰიპერკაპნია) და მისი დეფიციტით ვითარდება საპირისპირო მდგომარეობა - ჰიპოკაპნია. ნახშირორჟანგი გადასცემს და ასახავს ინფრაწითელს. ეს არის ის, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს გლობალურ დათბობაზე. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ატმოსფეროში მისი შემცველობის დონე მუდმივად იზრდება, რაც იწვევს სათბურის ეფექტს.

ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება ინდუსტრიულად კვამლის ან ღუმელის აირებისგან, ან დოლომიტისა და კირქვის კარბონატების დაშლის შედეგად. ამ გაზების ნარევი კარგად ირეცხება სპეციალური ხსნარით, რომელიც შედგება კალიუმის კარბონატისგან. შემდეგ ის ბიკარბონატად იქცევა და გაცხელებისას იშლება, რის შედეგადაც გამოიყოფა ნახშირორჟანგი. ნახშირორჟანგი (H2CO3) წარმოიქმნება წყალში გახსნილი ნახშირორჟანგისაგან, მაგრამ თანამედროვე პირობებში იგი მიიღება სხვა, უფრო მოწინავე მეთოდებითაც. ნახშირორჟანგის გაწმენდის შემდეგ, იგი შეკუმშულია, გაცივდება და ცილინდრებში იტუმბება.

ინდუსტრიაში ეს ნივთიერება ფართოდ და უნივერსალურად გამოიყენება. სურსათის მწარმოებლები იყენებენ მას, როგორც საფუარს (მაგალითად, ცომის დასამზადებლად) ან როგორც კონსერვანტს (E290). ნახშირორჟანგის დახმარებით იწარმოება სხვადასხვა მატონიზირებელი სასმელები და გაზიანი სასმელები, რომლებიც ასე უყვართ არა მხოლოდ ბავშვებს, არამედ უფროსებსაც. ნახშირორჟანგი გამოიყენება სოდის, ლუდის, შაქრისა და ცქრიალა ღვინოების წარმოებაში.

ნახშირორჟანგი ასევე გამოიყენება ეფექტური ცეცხლმაქრების წარმოებაში. ნახშირორჟანგის დახმარებით იქმნება აქტიური გარემო, რომელიც აუცილებელია შედუღების რკალის მაღალ ტემპერატურაზე, ნახშირორჟანგი იშლება ჟანგბადად და ნახშირორჟანგად. ჟანგბადი ურთიერთქმედებს თხევად ლითონთან და აჟანგებს მას. ნახშირორჟანგი ქილებში გამოიყენება საჰაერო თოფებში და პისტოლეტებში.

თვითმფრინავის მოდელიერები იყენებენ ამ ნივთიერებას, როგორც საწვავს თავიანთი მოდელებისთვის. ნახშირორჟანგის დახმარებით შეგიძლიათ მნიშვნელოვნად გაზარდოთ სათბურში მოყვანილი კულტურების მოსავლიანობა. იგი ასევე ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში, სადაც საკვები პროდუქტები გაცილებით უკეთ ინახება. იგი გამოიყენება როგორც მაცივარი მაცივრებში, საყინულეებში, ელექტრო გენერატორებში და სხვა თბოელექტროსადგურებში.