Въглероден диоксид

Въглероден диоксид
Имена
По IUPAC	Въглероден диоксид
Други	Въглероден двуокис Въглероден (IV) оксид
Идентификатори
Номер на CAS	124-38-9
PubChem	280
ChemSpider	274
Номер на ООН	1013 (газ), 1845 (тв. вещество)
KEGG	D00004
MeSH	Carbon+dioxide
ChEBI	16526
ChEMBL	1231871
Код на ATC	V03AN02
SMILES	O=C=O C(=O)=O
StdInChI	1S/CO2/c2-1-3
StdInChI ключ	CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N
UNII	142M471B3J
Справка в Gmelin	989
Качества
Формула	CO2
Моларна маса	44,01 g/mol
Външен вид	безцветен газ
Плътност	1,977 kg/m3 (1 atm и 0 °C)
Вискозитет	7×10−5 kg/m·s (−78,5 °C)
Точка на топене	−56,6 °C; 216,6 K (Тройна точка – 5,1 atm)
Сублимира при	−78,5 °C; 194,7 K (1 atm)
Парово налягане	5,73 MPa (20 °C)
Разтворимост вода	1,45 g/L (25 °C, 100 kPa)
pKa	6,35; 10,33
Магнитна чувствителност	−20,5×10−6 cm3/mol
Индекс на пречупване	1,00045
Структура
Кристална структура	тригонална
Молекулна форма	линейна
Диполен момент	0 D
Опасности
NFPA 704	0 2 0 SA
Сродни съединения
Сродни аниони	Въглероден дисулфид, Въглероден диселенид, Въглероден дителурид
Сродни катиони	Силициев диоксид, Германиев диоксид, Калаен диоксид, Оловен диоксид
Сродни	Въглероден оксид, Въглероден субоксид, Дивъглероден оксид, Въглероден триоксид
Други	Въглеродна киселина, Карбонилсулфид
Термохимия
Специфичен топлинен капацитет	37,135 J/K·mol
Данните са при стандартно състояние на материалите (25°C, 100 kPa), освен където е указано другояче.

Въглеродният диоксид (остар. въглероден двуокис) е химично съединение. Молекулата му се състои от един атом въглерод и два атома кислород. Химичната формула на въглеродния диоксид е CO₂. Той е газ без цвят и със специфична остра и задушлива миризма. Получава се като продукт при дишането на живите организми, както и при горенето. Участва като изходно вещество при фотосинтезата на растенията. Натрупването му в по-големи от нормалните количества в атмосферата води до парников ефект.

Химични и физични свойства

Сублимация на сух лед, поставен във вода

Въглеродният диоксид е безцветен газ. Плътността му при 25 °C е 1,98 kg/m³, която е 1,65 пъти по-голяма от тази на въздуха. Молекулата на въглеродния диоксид (O=C=O) съдържа две двойни връзки и има линейна форма. Последната няма диполен момент. Тъй като е напълно окислена, не е много реактивоспособна и в частност е невъзпламенима.

При температури под −78 °C въглеродният диоксид променя агрегатното си състояние от газообразно в твърдо – десублимация. Твърдият въглероден диоксид се нарича „сух лед“, процесът на получаване се нарича утаяване. При атмосферно налягане сухият лед преминава директно от твърдо в газообразно състояние при процес, наречен сублимация. Течен въглероден диоксид се получава само при налягане над 5,1 bar.

Въглеродният диоксид е разтворим във вода, при което той спонтанно се преобразува във въглеродна киселина (H₂CO₃) и обратно в CO₂. Процесът се нарича „газиране“, а продуктът е „газирана вода“.

CO₂ при големи концентрации предизвиква кисел вкус в устата и жилене (дразнение) на гърлото и носа. Тези ефекти са в резултат на образуването на слаб разтвор на въглеродна киселина на тези места.

Съдържанието на въглероден диоксид във вдишвания въздух или в някаква газова смес е субективният критерий, предизвикващ чувство на задушаване. Човек няма рецептори за недостатъчно съдържание на кислород, което е фатално.

Употреба и разпространение

• При производство на безалкохолни напитки
• При производството на пукащи бонбони. Тяхното производството се извършва под налягане и в присъствие на СО₂
• За производство на сода бикарбонат
• Като необходим компонент за фотосинтезата. Използва се за засилване растежа на растенията при тяхното отглеждане във водни или сухоземни среди
• Като евтин незапалим газ в пожарогасителите
• В газовите оръжия
• Течният СО₂ е добър разтворител на много органични съединения и се използва за премахване на кофеина от кафето, както и във фармацевтиката
• В медицината се използва за стимулация на дишането и при балансиране на кръвта, като се прибавя 5% СО₂ към кислорода
• Течният и твърдият СО₂ са много добри охладители и като такива се използват широко в хранително-вкусовата промишленост.

СО₂ е крайният продукт, който организмите отделят, когато получават енергия при разграждането на захари и мазнини с кислород и е част от техния метаболизъм. Това важи и за всички растения, животни, много гъби и някои бактерии. При висшите животни СО₂ се движи в кръвта от тъканите към белите дробове, откъдето и излиза. При растенията участва във фотосинтезата. Океанът е един от големите консуматори на СО₂.

Съдържанието на СО₂ във въздуха варира между 0,03% (300 ppm) и 0,06% (600 ppm), в зависимост от района, а в издишания въздух е приблизително 4,5%. Когато СО₂ се вдиша във високи концентрации (повече от 5% обемни), води моментално до опасност за живота и здравето на животните и хората. Максималното допустимо безопасно ниво за възрастни за 8-часов работен ден е 0,5% (5000 ppm), а за деца и възрастни с белодробни заболявания е значително по-ниско. Хората, които вдишат 7 – 10% СО₂, могат моментално или след няколко минути да изпаднат в безсъзнание или кома.

Концентрация на СО₂ в атмосферата

През 2006 година атмосферата е натоварена с около 0,038% обемни или 0,057% тегловни СО₂. Това представлява около 2,97×10¹² тона СО₂.