Dwutlenek węgla


Dwutlenek węgla w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Uwaga

Dwutlenek węgla (nazwa systematyczna: ditlenek węgla; nazwa Stocka: tlenek węgla(IV)), CO2nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym węgiel występuje 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 czerwcu 2006 francusko-włoska grupa badawcza pod kierownictwem Mario Santoro opublikowała w Nature informację o uzyskaniu, dzięki ciśnieniu rzędu 40–48 GPa (ok. 400 000–480 000 atm), stałego dwutlenku węgla o charakterze amorficznym[9]. Podobny charakter mają tlenki pierwiastków tej samej grupy układu okresowego: SiO2 (→szkło) i GeO2.

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.

Spis treści

Właściwości fizyczne

Wytwarzanie

W laboratorium najłatwiej wytworzyć dwutlenek węgla poprzez prażenie węglanu wapnia:

CaCO3 → CaO + CO2

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

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O

Najdogodniej przeprowadza się takie reakcje chemiczne w aparacie Kippa.

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

Dwutlenek węgla w atmosferze

Emisja CO2 na świecie Emisja dwutlenku węgla według państw w latach 1960–2011[10]

Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej w roku 2011 wyniosło średnio ok. 392 ppm i jak pokazuje krzywa Keelinga, wzrasta systematycznie od roku 1959, kiedy rozpoczęto pomiary (wynosiło wówczas ok. 316 ppm). Stężenie to wykazuje regularne wahania roczne wynoszące ok. 6–7 ppm, z minimum na początku zimy i maksimum na początku lata[11].

Dwutlenek węgla jest jednym z gazów cieplarnianych.

Zastosowanie

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 powietrznych 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 natychmiastowąpotrzebny przypis. Niedotlenienie i obrzęk mózgu mogą spowodować nieodwracalne zmiany w mózgu, mimo uratowania zatrutej osoby.

Mieszanka dwutlenku węgla i tlenu (tzw. „mikstura Meduny” lub „karbogen”) była stosowana przez węgierskiego lekarza Ladislasa Medunę jako jedna ze wstrząsowych terapii chorób psychicznych, podobnie jak ceniony przez Medunę pentetrazol. Stężenie dwutlenku było zawarte w przedziale od 1,5%[1] do 50%[12].

Postępowanie

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.

Wykrywanie

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

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O

Wytrącenie się węglanu wapnia powoduje zmętnienie wody wapiennej.

Zobacz też

Przypisy

  1. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R.D.R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 3-88, ISBN 9781420090840 .
  2. Dwutlenek węgla (CID: 280) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  3. a b c d e f g Dwutlenek węgla (ZVG: 1120) (ang. • niem.) w bazie GESTIS, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). [dostęp 2012-06-08].
  4. a b c CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R.D.R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-56, ISBN 9781420090840 .
  5. a b c d e CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R.D.R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 6-55, ISBN 9781420090840 .
  6. a b c d e CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R.D.R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 6-174, ISBN 9781420090840 .
  7. a b Dwutlenek węgla (nr 295108) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2012-06-08].
  8. Dwutlenek węgla (nr 295108) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2012-06-08].
  9. Streszczenie informacji w „Nature” o uzyskaniu dwutlenku węgla w stanie stałym bezpostaciowym.
  10. CO2 emissions (metric tons per capita) (ang.). W: Carbon Dioxide Information Analysis Center, Environmental Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory [on-line]. World Bank Open Data.
  11. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide. U.S. Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration Earth System Research Laboratory, Global Monitoring Division. [dostęp 2012-07-30].
  12. Erowid Carbogen Vault: Basics.

Bibliografia

Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.

Kontrola autorytatywna (związek chemiczny):
Na podstawie artykułu: "Dwutlenek węgla" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy