أنت تعلم بالفعل أنه عند الزفير، يخرج ثاني أكسيد الكربون من رئتيك. لكن ماذا تعرف عن هذه المادة؟ ربما قليلا. اليوم سأجيب على جميع الأسئلة المتعلقة ثاني أكسيد الكربون.
تعريف
هذه المادة موجودة في الظروف العاديةيكون غاز عديم اللون. في العديد من المصادر يمكن تسميته بشكل مختلف: أول أكسيد الكربون (IV)، أنهيدريد الكربون، ثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون.
ملكيات
ثاني أكسيد الكربون (صيغته CO 2) هو غاز عديم اللون، وله رائحة وطعم حمضي، وهو قابل للذوبان في الماء. إذا تم تبريده بشكل صحيح، فإنه يشكل كتلة تشبه الثلج تسمى الجليد الجاف (الصورة أدناه)، والتي تتسامى عند درجة حرارة -78 درجة مئوية.
وهو أحد منتجات اضمحلال أو احتراق أي مادة عضوية. وهو يذوب في الماء فقط عند درجة حرارة 15 درجة مئوية وفقط إذا كانت نسبة الماء: ثاني أكسيد الكربون 1:1. قد تختلف كثافة ثاني أكسيد الكربون، ولكنها في ظل الظروف القياسية تساوي 1.976 كجم/م3. هذا إذا كان في الحالة الغازية، وفي الحالات الأخرى (السائلة/الغازية) ستكون قيم الكثافة مختلفة أيضًا. هذه المادةهو أكسيد حمضي، إضافته إلى الماء ينتج حمض الكربونيك. إذا قمت بدمج ثاني أكسيد الكربون مع أي مادة قلوية، فإن التفاعل اللاحق يؤدي إلى تكوين الكربونات والبيكربونات. لا يمكن لهذا الأكسيد أن يدعم الاحتراق، باستثناء بعض الاستثناءات. هذه معادن تفاعلية، وفي هذا النوع من التفاعل تأخذ الأكسجين منها.
إيصال
ثاني أكسيد الكربون وبعض الغازات الأخرى كميات كبيرةيتم إطلاقه عند إنتاج الكحول أو تحلل الكربونات الطبيعية. يتم بعد ذلك غسل الغازات الناتجة بكربونات البوتاسيوم المذابة. ويلي ذلك امتصاصهم لثاني أكسيد الكربون، وناتج هذا التفاعل هو البيكربونات، وعند تسخين المحلول يتم الحصول على الأكسيد المطلوب.
ولكن الآن يتم استبداله بنجاح بالإيثانولامين المذاب في الماء، والذي يمتص أول أكسيد الكربون الموجود في غاز المداخن ويطلقه عند تسخينه. وهذا الغاز هو أيضًا منتج ثانوي لتلك التفاعلات التي تنتج النيتروجين النقي والأكسجين والأرجون. في المختبر، يتم إنتاج بعض ثاني أكسيد الكربون عندما تتفاعل الكربونات والبيكربونات مع الأحماض. ويتشكل أيضًا عند تفاعل صودا الخبز وعصير الليمون أو نفس بيكربونات الصوديوم والخل (الصورة).
طلب
لا يمكن للصناعات الغذائية الاستغناء عن استخدام ثاني أكسيد الكربون، حيث يعرف بمادة حافظة ومخمرة، رمزها E290. أي طفاية حريق تحتوي عليه في صورة سائلة.
كما أن أكسيد الكربون رباعي التكافؤ، الذي يتم إطلاقه أثناء عملية التخمير، يعمل كغذاء جيد لنباتات أحواض السمك. ويوجد أيضًا في المشروبات الغازية المعروفة، والتي غالبًا ما يشتريها الكثير من الناس من محل البقالة. يحدث لحام الأسلاك في بيئة ثاني أكسيد الكربون، ولكن إذا كانت درجة الحرارة هذه العمليةمرتفع جدًا، ويصاحبه تفكك ثاني أكسيد الكربون، حيث يتم إطلاق الأكسجين الذي يؤدي إلى أكسدة المعدن. ثم لا يمكن إجراء اللحام بدون عوامل إزالة الأكسدة (المنجنيز أو السيليكون). يُستخدم ثاني أكسيد الكربون في نفخ عجلات الدراجات، وهو موجود أيضاً في علب البنادق الهوائية (يسمى هذا النوع أسطوانة الغاز). أيضًا هذا الأكسيدوهو في حالته الصلبة، ويسمى بالثلج الجاف، وهو ضروري كمبرد في التجارة والبحث العلمي وعند إصلاح بعض المعدات.
هذا هو مدى فائدة ثاني أكسيد الكربون للإنسان. وليس فقط في الصناعة، فهو يلعب دورًا مهمًا أيضًا الدور البيولوجي: بدونها لا يمكن أن يحدث تبادل الغازات وتنظيم نغمة الأوعية الدموية والتمثيل الضوئي وغيرها الكثير العمليات الطبيعية. لكن فائضها أو نقصها في الهواء لبعض الوقت يمكن أن يؤثر سلبا الحالة الفيزيائيةجميع الكائنات الحية.
يعيش فيها قط الغابة (من الكلمة اللاتينية Felis silvestris). أوروبا الغربيةوآسيا الصغرى. وهو يشبه القط الأوروبي قصير الشعر ذو اللون الرمادي، ولكنه أكبر حجماً إلى حد ما، ويصل وزن الذيل إلى 7 كجم، ويصل طول الجسم إلى 90 سم. ويصنف القط المنزلي ضمن أنواع قطط الغابة. لونه رمادي مع خطوط وبقع سوداء. يعيش في الغابة بالقرب من البرك، [...]
يُطلق على القطة الرملية (من اللاتينية Felis margarita) أو القطة الرملية أحيانًا اسم قطة الصحراء، ولهذا السبب يتم الخلط بينها وبين القطة الصينية، على الرغم من أنها ليست متشابهة في المظهر على الإطلاق. يعيش على شبه الجزيرة العربيةفي المغرب وكازاخستان وأوزبكستان وتركمانستان. هذه قطة صغيرة، الحد الأقصى لوزن الذكر البالغ 3.5 كجم. يمكن أن يصل الطول الإجمالي إلى 90 سم، ويبلغ طول الذيل 30-35 [...]
شارتروز قطة زرقاء ذات جذور فرنسية. الأصل : فرنسا . الأصل : أصلي . معطف: قصير الشعر. شارترو - هذا ما أطلق عليه رهبان الرهبنة الكارثوسية قططهم المفضلة والمشروبات الكحولية الخاصة بهم. هذا حيوان قوي وقوي، صغير ولكنه ثقيل، ذو شعر كثيف وكثيف وقصير، ملون بدرجات مختلفة من اللون الرمادي. تاريخ السلالة القطط من السلالة [...]
ويبين الجدول الحرارة الخصائص الفيزيائيةثاني أكسيد الكربون CO 2 حسب درجة الحرارة والضغط. يتم الإشارة إلى الخصائص الواردة في الجدول عند درجات حرارة تتراوح من 273 إلى 1273 كلفن وضغوط من 1 إلى 100 ضغط جوي.
دعونا نفكر في هذا خاصية مهمةثاني أكسيد الكربون، مثل.
تبلغ كثافة ثاني أكسيد الكربون 1.913 كجم/م3في ظل الظروف العادية (في NS). وفقًا للجدول، يمكن ملاحظة أن كثافة ثاني أكسيد الكربون تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة والضغط - مع زيادة الضغط، تزداد كثافة ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير، ومع زيادة درجة حرارة الغاز، تنخفض. وبالتالي، عند تسخينه بمقدار 1000 درجة، تنخفض كثافة ثاني أكسيد الكربون بمقدار 4.7 مرة.
ومع ذلك، مع زيادة ضغط ثاني أكسيد الكربون، تبدأ كثافته في الزيادة، أكثر بكثير مما تنخفض عند تسخينه. على سبيل المثال، عند ضغط ودرجة حرارة 0 درجة مئوية، تزيد كثافة ثاني أكسيد الكربون بالفعل إلى قيمة 20.46 كجم/م3.
وتجدر الإشارة إلى أن زيادة ضغط الغاز تؤدي إلى زيادة متناسبة في قيمة كثافته أي عند 10 atm. جاذبية معينةثاني أكسيد الكربون أعلى بعشر مرات من المعدل الطبيعي الضغط الجوي.
يوضح الجدول الخصائص الفيزيائية الحرارية التالية لثاني أكسيد الكربون:
- كثافة ثاني أكسيد الكربون بالكيلو جرام/م3؛
- السعة الحرارية المحددة، كيلوجول/(كجم درجة)؛
- ، ث/(م درجة)؛
- اللزوجة الديناميكية، Pa s؛
- الانتشار الحراري، م 2 / ث؛
- اللزوجة الحركية، م 2 / ث؛
- رقم براندتل.
ملاحظة: كن حذرا! يشار إلى الموصلية الحرارية في الجدول بقوة 10 2. لا تنسوا القسمة على 100!
الخواص الفيزيائية الحرارية لثاني أكسيد الكربون CO 2 عند الضغط الجوي
يوضح الجدول الخواص الفيزيائية الحرارية لثاني أكسيد الكربون CO 2 اعتمادًا على درجة الحرارة (في المدى من -75 إلى 1500 درجة مئوية) عند الضغط الجوي. يتم إعطاء الخصائص الفيزيائية الحرارية التالية لثاني أكسيد الكربون:
- ، باس·س؛
- معامل التوصيل الحراري، ث/(م درجة)؛
- رقم براندتل.
يوضح الجدول أنه مع زيادة درجة الحرارة، تزداد أيضًا الموصلية الحرارية واللزوجة الديناميكية لثاني أكسيد الكربون. ملاحظة: كن حذرا! يشار إلى الموصلية الحرارية في الجدول بقوة 10 2. لا تنسوا القسمة على 100!
التوصيل الحراري لثاني أكسيد الكربون CO 2 حسب درجة الحرارة والضغط
الموصلية الحرارية لثاني أكسيد الكربون CO 2في نطاق درجات الحرارة من 220 إلى 1400 كلفن وعند ضغط من 1 إلى 600 ضغط جوي. تنطبق البيانات الواردة أعلاه في الجدول على ثاني أكسيد الكربون السائل.
تجدر الإشارة إلى ذلك تنخفض الموصلية الحرارية لثاني أكسيد الكربون المسال مع زيادة درجة حرارته، ومع زيادة الضغط يزداد. يصبح ثاني أكسيد الكربون (في الطور الغازي) أكثر موصلًا للحرارة، مع زيادة درجة الحرارة وزيادة الضغط.
يتم إعطاء الموصلية الحرارية في الجدول بالبعد W / (m درجة). احرص! يشار إلى الموصلية الحرارية في الجدول بقوة 10 3. لا تنسوا القسمة على 1000!
التوصيل الحراري لثاني أكسيد الكربون CO 2 في المنطقة الحرجة
يوضح الجدول قيم التوصيل الحراري لثاني أكسيد الكربون CO 2 في المنطقة الحرجة في نطاق درجات الحرارة من 30 إلى 50 درجة مئوية وعند الضغط.
ملاحظة: كن حذرا! يشار إلى الموصلية الحرارية في الجدول بقوة 10 3. لا تنسوا القسمة على 1000! تتم الإشارة إلى الموصلية الحرارية في الجدول بـ W/(m درجة).
الموصلية الحرارية لثاني أكسيد الكربون المنفصل CO 2 عند درجات الحرارة العالية
يعرض الجدول قيم التوصيل الحراري لثاني أكسيد الكربون المنفصل CO 2 في نطاق درجات الحرارة من 1600 إلى 4000 كلفن وعند ضغط من 0.01 إلى 100 ضغط جوي. احرص! يشار إلى الموصلية الحرارية في الجدول بقوة 10 3. لا تنسوا القسمة على 1000!
ويبين الجدول القيم التوصيل الحراري لثاني أكسيد الكربون السائل CO 2على خط التشبع حسب درجة الحرارة.
ملاحظة: كن حذرا! يشار إلى الموصلية الحرارية في الجدول بقوة 10 3. لا تنسوا القسمة على 1000!
تتم الإشارة إلى الموصلية الحرارية في الجدول بـ W/(m درجة).
ثاني أكسيد الكربون، خواص ثاني أكسيد الكربون، إنتاج ثاني أكسيد الكربون
انها ليست مناسبة لدعم الحياة. ومع ذلك، فإن هذا هو ما "تتغذى" عليه النباتات، وتحوله إلى مواد عضوية. بالإضافة إلى ذلك، فهو نوع من "البطانية" للأرض. وإذا اختفى هذا الغاز فجأة من الغلاف الجوي، فإن الأرض ستصبح أكثر برودة وسيختفي المطر فعليًا.
"بطانية الأرض"
(ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون، CO 2) يتكون من اتحاد عنصرين: الكربون والأكسجين. يتم تشكيله أثناء احتراق الفحم أو المركبات الهيدروكربونية، أثناء تخمير السوائل، وكذلك كمنتج لتنفس الناس والحيوانات. ويوجد أيضًا بكميات صغيرة في الغلاف الجوي، حيث يتم استيعابه من قبل النباتات، والتي بدورها تنتج الأكسجين.
ثاني أكسيد الكربون عديم اللون وأثقل من الهواء. يتجمد عند -78.5 درجة مئوية ليشكل ثلجًا يتكون من ثاني أكسيد الكربون. على شكل محلول مائي يتشكل حمض الكربونيكومع ذلك، فهي ليست مستقرة بما يكفي ليتم عزلها بسهولة.
ثاني أكسيد الكربون هو غطاء الأرض. يفتقد بسهولة الأشعة فوق البنفسجيةالتي تعمل على تسخين كوكبنا، وتعكس الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من سطحه إلى داخله فضاء. وإذا اختفى ثاني أكسيد الكربون فجأة من الغلاف الجوي، فسيؤثر ذلك في المقام الأول على المناخ. سيصبح الجو أكثر برودة على الأرض، ونادرًا ما تهطل الأمطار. وليس من الصعب تخمين إلى أين سيؤدي هذا في النهاية.
صحيح أن مثل هذه الكارثة لا تهددنا بعد. بل على العكس تماما. احتراق المواد العضوية: النفط، الفحم، غاز طبيعيالخشب - يزيد تدريجياً من محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وهذا يعني أنه مع مرور الوقت يجب أن نتوقع ارتفاعًا كبيرًا في درجة حرارة وترطيب مناخ الأرض. بالمناسبة، يعتقد كبار السن أن الجو أصبح بالفعل أكثر دفئًا بشكل ملحوظ مما كان عليه في أيام شبابهم...
يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون درجة حرارة منخفضة للسائل، سائل ضغط مرتفع و الغازي. يتم الحصول عليه من نفايات الغازات الناتجة عن إنتاج الأمونيا والكحول، وكذلك من احتراق الوقود الخاص وغيرها من الصناعات. ثاني أكسيد الكربون الغازي هو غاز عديم اللون والرائحة عند درجة حرارة 20 درجة مئوية وضغط 101.3 كيلو باسكال (760 ملم زئبق)، الكثافة - 1.839 كجم / م 3. ثاني أكسيد الكربون السائل هو ببساطة سائل عديم اللون والرائحة.
غير سامة وغير متفجرة. بتركيزات أكبر من 5% (92 جم/م3)، يتكون ثاني أكسيد الكربون تأثير سيءعلى صحة الإنسان - فهو أثقل من الهواء ويمكن أن يتراكم في مناطق سيئة التهوية بالقرب من الأرض. وفي الوقت نفسه، يتناقص حجم الأكسجين في الهواء، مما قد يسبب هذه الظاهرة نقص الأكسجينوالاختناق.
إنتاج ثاني أكسيد الكربون
وفي الصناعة يتم الحصول على ثاني أكسيد الكربون من غازات الفرن، من منتجات تحلل الكربونات الطبيعية(الحجر الجيري والدولوميت). يغسل خليط الغازات بمحلول كربونات البوتاسيوم الذي يمتص ثاني أكسيد الكربون ويتحول إلى بيكربونات. عند تسخينه، يتحلل محلول البيكربونات، ويطلق ثاني أكسيد الكربون. في الإنتاج الصناعييتم ضخ الغاز في الاسطوانات.
في ظروف المختبريتم استلام كميات صغيرة تفاعل الكربونات والبيكربونات مع الأحماضعلى سبيل المثال، الرخام مع حمض الهيدروكلوريك.
"الثلج الجاف" وغيرها من الخصائص المفيدة لثاني أكسيد الكربون
في الممارسة اليوميةيستخدم ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع. على سبيل المثال، مياه فوارةمع إضافة الجواهر العطرية - مشروب منعش رائع. في الصناعات الغذائية يستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضًا كمادة حافظة - وهو موضح على العبوة أسفل الكود E290وأيضا كعامل تخمير العجين.
طفايات الحريق بثاني أكسيد الكربونتستخدم في الحرائق . وقد وجد علماء الكيمياء الحيوية ذلك تخصيب الهواء بثاني أكسيد الكربونجداً علاج فعاللزيادة إنتاجية المحاصيل المختلفة. ربما يكون لهذا الأسمدة عيب واحد ولكنه مهم: لا يمكن استخدامه إلا في البيوت الزجاجية. وفي المصانع التي تنتج ثاني أكسيد الكربون، يتم تعبئة الغاز المسال في أسطوانات فولاذية وإرساله إلى المستهلكين. إذا قمت بفتح الصمام، يخرج الثلج مع هسهسة. أي نوع من المعجزة؟
يتم شرح كل شيء ببساطة. إن العمل المبذول على ضغط الغاز أقل بكثير من العمل المطلوب لتوسيعه. ومن أجل تعويض العجز الناتج بطريقة أو بأخرى، يبرد ثاني أكسيد الكربون بشكل حاد، ويتحول إلى "ثلج جاف". يستخدم على نطاق واسع للحفظ منتجات الطعامو قبل الجليد العاديله مزايا كبيرة: أولاً، "قدرته على التبريد" أعلى بمرتين لكل وحدة وزن؛ ثانيا، يتبخر دون أن يترك أثرا.
يستخدم ثاني أكسيد الكربون كوسيط نشط في لحام الأسلاك، لأنه عند درجة حرارة القوس يتحلل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربونثاني أكسيد الكربون والأكسجين، والذي بدوره يتفاعل مع المعدن السائل، مما يؤدي إلى أكسدته.
يستخدم ثاني أكسيد الكربون الموجود في العلب بنادق الهواء و كما مصدر الطاقة للمحركاتفي نمذجة الطائرات.
يوتيوب الموسوعي
-
1 / 5
أول أكسيد الكربون (IV) لا يدعم الاحتراق. فقط بعض المعادن النشطة تحترق فيه::
2 M g + C O 2 → 2 M g O + C (\displaystyle (\mathsf (2Mg+CO_(2)\rightarrow 2MgO+C)))التفاعل مع أكسيد المعدن النشط:
C a O + C O 2 → C a C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CaO+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3))))عند ذوبانه في الماء يتكون حمض الكربونيك:
C O 2 + H 2 O ⇄ H 2 C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+H_(2)O\rightleftarrows H_(2)CO_(3))))يتفاعل مع القلويات لتكوين الكربونات والبيكربونات:
C a (O H) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (Ca(OH)_(2)+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3)\downarrow +H_( 2) يا)))) (رد فعل نوعيلثاني أكسيد الكربون) K O H + C O 2 → K H C O 3 (\displaystyle (\mathsf (KOH+CO_(2)\rightarrow KHCO_(3))))بيولوجي
ينبعث جسم الإنسان حوالي 1 كجم (2.3 رطل) من ثاني أكسيد الكربون يوميًا.
يتم نقل ثاني أكسيد الكربون هذا من الأنسجة، حيث يتكون كأحد المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي، من خلال الجهاز الوريدي ثم يتم إخراجه في هواء الزفير عبر الرئتين. وبالتالي فإن نسبة ثاني أكسيد الكربون في الدم تكون مرتفعة في الجهاز الوريدي، وتنخفض في الشبكة الشعرية للرئتين، وتكون منخفضة في الدم الشرياني. غالبًا ما يتم التعبير عن محتوى ثاني أكسيد الكربون في عينة الدم من خلال الضغط الجزئي، أي الضغط الذي قد تتعرض له عينة الدم كمية معينةثاني أكسيد الكربون، إذا كان الحجم الكامل لعينة الدم مشغولاً به فقط.
يتم نقل ثاني أكسيد الكربون (CO 2) في الدم عن طريق ثلاثة طرق مختلفة(النسبة الدقيقة لكل منها ثلاث طرقيعتمد النقل على ما إذا كان الدم شريانيًا أم وريدي).
الهيموجلوبين، البروتين الرئيسي الذي ينقل الأكسجين في خلايا الدم الحمراء، قادر على نقل كل من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، يرتبط ثاني أكسيد الكربون بالهيموجلوبين في موقع مختلف عن الأكسجين. وهو يرتبط بالنهايات الطرفية N لسلاسل الغلوبين، بدلاً من الارتباط بالهيم. ومع ذلك، بسبب التأثيرات التفارجية، التي تؤدي إلى تغيير في تكوين جزيء الهيموجلوبين عند الارتباط، فإن ارتباط ثاني أكسيد الكربون يقلل من قدرة الأكسجين على الارتباط به، عند ضغط جزئي معين من الأكسجين، والعكس صحيح. إن ربط الأكسجين بالهيموجلوبين يقلل من قدرة ثاني أكسيد الكربون على الارتباط به عند ضغط جزئي معين من ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك، فإن قدرة الهيموجلوبين على الارتباط بشكل تفضيلي مع الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون تعتمد أيضًا على الرقم الهيدروجيني للبيئة. هذه الميزات مهمة جدًا لنجاح امتصاص ونقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة وإطلاقه بنجاح في الأنسجة، وكذلك لنجاح امتصاص ونقل ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة إلى الرئتين وإطلاقه هناك.
يعد ثاني أكسيد الكربون أحد أهم وسطاء التنظيم الذاتي لتدفق الدم. وهو موسع للأوعية الدموية قوي. وبناء على ذلك، إذا زاد مستوى ثاني أكسيد الكربون في الأنسجة أو الدم (على سبيل المثال، بسبب التمثيل الغذائي المكثف - الناجم عن، على سبيل المثال، النشاط البدني، التهاب، تلف الأنسجة، أو بسبب عرقلة تدفق الدم، نقص تروية الأنسجة)، ثم تتوسع الشعيرات الدموية، مما يؤدي إلى زيادة تدفق الدم، وبالتالي إلى زيادة إيصال الأكسجين إلى الأنسجة ونقلها. ثاني أكسيد الكربون المتراكم من الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون بتركيزات معينة (مرتفعة، ولكن لم تصل بعد إلى القيم السامة) له تأثير إيجابي مؤثر في التقلص العضلي والإيقاعي على عضلة القلب ويزيد من حساسيتها للأدرينالين، مما يؤدي إلى زيادة قوة وتواتر انقباضات القلب، وتقلصات القلب. الإخراج، ونتيجة لذلك، السكتة الدماغية وحجم الدم الدقيق. وهذا يساعد أيضًا على تصحيح نقص الأكسجة في الأنسجة وفرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم ( زيادة المستوىثاني أكسيد الكربون).
تعتبر أيونات البيكربونات مهمة جدًا لتنظيم درجة الحموضة في الدم والحفاظ على وضعها الطبيعي التوازن الحمضي القاعدي. يؤثر معدل التنفس على محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم. التنفس الضعيف أو البطيء يسبب الحماض التنفسي، في حين أنه سريع ومفرط التنفس العميقيؤدي إلى فرط التنفس وتطور قلاء الجهاز التنفسي.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون مهم أيضًا في تنظيم التنفس. على الرغم من أن جسمنا يحتاج إلى الأكسجين لدعم عملية التمثيل الغذائي، إلا أن انخفاض مستويات الأكسجين في الدم أو الأنسجة عادة لا يحفز التنفس (أو بالأحرى، يكون التأثير التحفيزي لنقص الأكسجين على التنفس ضعيفًا جدًا و"يبدأ" في وقت متأخر جدًا، مستويات منخفضةالأكسجين في الدم، حيث يفقد الشخص وعيه في كثير من الأحيان). عادة، يتم تحفيز التنفس عن طريق زيادة مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم. يكون مركز الجهاز التنفسي أكثر حساسية لمستويات ثاني أكسيد الكربون المتزايدة من نقص الأكسجين. ونتيجة لذلك، تنفس الهواء المخلخل جدا (انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين) أو خليط الغازلا يحتوي على أكسجين على الإطلاق (على سبيل المثال، 100% نيتروجين أو 100% أكسيد النيتروز) يمكن أن يؤدي بسرعة إلى فقدان الوعي دون الشعور بنقص الهواء (نظرًا لأن مستوى ثاني أكسيد الكربون في الدم لا يرتفع، حيث لا يوجد شيء يمنعه). من الزفير). وهذا أمر خطير بشكل خاص بالنسبة لطياري الطائرات العسكرية التي تحلق على ارتفاعات عالية (في حالة انخفاض الضغط في حالات الطوارئ في المقصورة، يمكن للطيارين أن يفقدوا وعيهم بسرعة). هذه الميزة في نظام تنظيم التنفس هي أيضًا السبب وراء قيام المضيفات على متن الطائرات بإرشاد الركاب في حالة انخفاض الضغط في مقصورة الطائرة، أولاً وقبل كل شيء، لوضع قناع الأكسجين بأنفسهم قبل محاولة مساعدة أي شخص آخر - من خلال القيام بذلك، فالمساعد يخاطر بفقدان وعيه بسرعة، وحتى دون الشعور بأي إزعاج أو حاجة للأكسجين حتى اللحظة الأخيرة.
يحاول مركز الجهاز التنفسي البشري الحفاظ على الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني بما لا يزيد عن 40 ملم زئبق. مع فرط التنفس الواعي، يمكن أن ينخفض محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني إلى 10-20 ملم زئبقي، بينما سيبقى محتوى الأكسجين في الدم دون تغيير تقريبًا أو يزيد قليلاً، وستنخفض الحاجة إلى أخذ نفس آخر نتيجة للانخفاض. في التأثير المنشط لثاني أكسيد الكربون على نشاط مركز الجهاز التنفسي. هذا هو السبب وراء أنه بعد فترة من فرط التنفس الواعي، يكون من الأسهل حبس أنفاسك لفترة طويلة مقارنةً بفرط التنفس السابق. يمكن أن يؤدي فرط التنفس المتعمد الذي يتبعه حبس النفس إلى فقدان الوعي قبل أن يشعر الشخص بالحاجة إلى التنفس. في بيئة آمنة، مثل هذا فقدان الوعي لا يهدد أي شيء خاص (بعد فقدان الوعي، سيفقد الشخص السيطرة على نفسه، ويتوقف عن حبس أنفاسه ويأخذ نفسا، ويتنفس، ومعه سيتم إمداد الأكسجين إلى الدماغ سيتم استعادته، ومن ثم سيتم استعادة الوعي). ومع ذلك، في مواقف أخرى، كما هو الحال قبل الغوص، قد يكون ذلك خطيرًا (سيحدث فقدان الوعي والحاجة إلى التنفس في العمق، وبدون التحكم الواعي، سيدخل الماء إلى الشعب الهوائية، مما قد يؤدي إلى الغرق). ولهذا السبب فإن فرط التنفس قبل الغوص أمر خطير ولا ينصح به.
إيصال
بكميات صناعية، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من غازات المداخن، أو كمنتج ثانوي العمليات الكيميائيةعلى سبيل المثال، أثناء تحلل الكربونات الطبيعية (الحجر الجيري، الدولوميت) أو أثناء إنتاج الكحول (التخمر الكحولي). ويغسل خليط الغازات الناتجة بمحلول كربونات البوتاسيوم الذي يمتص ثاني أكسيد الكربون ويتحول إلى بيكربونات. يتحلل محلول البيكربونات عند تسخينه أو تحت ضغط منخفض، ويطلق ثاني أكسيد الكربون. في المنشآت الحديثة لإنتاج ثاني أكسيد الكربون، غالبا ما يستخدم الهيدروكربونات بدلا من ذلك المحلول المائيأحادي إيثانول أمين، وهو قادر في ظل ظروف معينة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون الموجود في غاز المداخن وإطلاقه عند تسخينه؛ هذا يفصل المنتج النهائي عن المواد الأخرى.
ويتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون أيضًا في محطات فصل الهواء كمنتج ثانوي لإنتاج الأكسجين النقي والنيتروجين والأرجون.
وفي المختبر يتم الحصول على كميات صغيرة عن طريق تفاعل الكربونات والبيكربونات مع الأحماض، مثل الرخام أو الطباشير أو الصودا مع حمض الهيدروكلوريك، وذلك باستخدام جهاز كيب على سبيل المثال. يؤدي استخدام تفاعل حمض الكبريتيك مع الطباشير أو الرخام إلى تكوين كبريتات الكالسيوم القابلة للذوبان بشكل طفيف، والتي تتداخل مع التفاعل، والتي تتم إزالتها بواسطة زيادة كبيرة في الحمض.
يمكن استخدام التفاعل لتحضير المشروبات صودا الخبزمع حامض الستريك أو عصير الليمون الحامض. وبهذا الشكل ظهرت المشروبات الغازية الأولى. وكان الصيادلة يعملون في إنتاجها وبيعها.
طلب
في صناعة المواد الغذائية، يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة حافظة وعامل تخمير ويشار إليه على العبوة بالرمز E290.
يستخدم ثاني أكسيد الكربون السائل على نطاق واسع في أنظمة إطفاء الحرائق وطفايات الحريق. تختلف أنظمة الإطفاء الأوتوماتيكية بثاني أكسيد الكربون في أنظمة انطلاقها، فمن الممكن أن تكون هوائية أو ميكانيكية أو كهربائية.
قد يشتمل جهاز إمداد الحوض بثاني أكسيد الكربون على خزان غاز. تعتمد الطريقة الأبسط والأكثر شيوعًا لإنتاج ثاني أكسيد الكربون على تصميم التصنيع مشروب كحوليالهريس. أثناء التخمير، قد يوفر ثاني أكسيد الكربون المنطلق التغذية لنباتات أحواض السمك
يستخدم ثاني أكسيد الكربون في كربونات عصير الليمون والماء الفوار. يستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضًا كوسيلة وقائية في لحام الأسلاك، ولكن درجات حرارة عاليةيتحلل مع إطلاق الأكسجين. الأكسجين المنطلق يؤكسد المعدن. في هذا الصدد، من الضروري إدخال مزيلات الأكسدة مثل المنغنيز والسيليكون في سلك اللحام. النتيجة الأخرى لتأثير الأكسجين، المرتبط أيضًا بالأكسدة، هي الانخفاض الحاد التوتر السطحيمما يؤدي، من بين أمور أخرى، إلى تناثر المعادن بشكل أكثر كثافة مما يحدث عند اللحام في بيئة خاملة.
يعد تخزين ثاني أكسيد الكربون في أسطوانة فولاذية في حالة مسالة أكثر ربحية من تخزينه على شكل غاز. ثاني أكسيد الكربون لديه نسبة منخفضة نسبيا حرارة حرجة+31 درجة مئوية. يتم سكب حوالي 30 كجم من ثاني أكسيد الكربون المسال في أسطوانة قياسية سعة 40 لترًا، ومتى درجة حرارة الغرفةستكون هناك مرحلة سائلة في الأسطوانة، وسيكون الضغط حوالي 6 ميجاباسكال (60 كجم/سم²). إذا كانت درجة الحرارة أعلى من +31 درجة مئوية، فإن ثاني أكسيد الكربون سوف يدخل في حالة فوق حرجة مع ضغط أعلى من 7.36 ميجا باسكال. يبلغ ضغط التشغيل القياسي لأسطوانة عادية سعة 40 لترًا 15 ميجا باسكال (150 كجم/سم²)، ولكن يجب أن تتحمل بأمان ضغطًا أعلى بمقدار 1.5 مرة، أي 22.5 ميجا باسكال، لذلك يمكن اعتبار العمل مع مثل هذه الأسطوانات آمنًا تمامًا.
ويستخدم ثاني أكسيد الكربون الصلب - "الثلج الجاف" - كمبرد في البحوث المختبرية، في تجارة التجزئة، أثناء إصلاح المعدات (على سبيل المثال: تبريد أحد أجزاء التزاوج أثناء الضغط)، وما إلى ذلك. تستخدم مصانع ثاني أكسيد الكربون لتسييل ثاني أكسيد الكربون وإنتاج الثلج الجاف.
طرق التسجيل
مطلوب قياس الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في العمليات التكنولوجية، الخامس التطبيقات الطبية- تحليل المخاليط التنفسية أثناء التهوية الصناعية وفي أنظمة دعم الحياة المغلقة. يتم استخدام تحليل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لأغراض بيئية و بحث علمي، لدراسة ظاهرة الاحتباس الحراري. يتم تسجيل ثاني أكسيد الكربون باستخدام أجهزة تحليل الغاز بناءً على مبدأ التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء وأنظمة قياس الغاز الأخرى. يُطلق على محلل الغاز الطبي لتسجيل محتوى ثاني أكسيد الكربون في هواء الزفير اسم كابنوغراف. لقياس التركيزات المنخفضة لثاني أكسيد الكربون (وكذلك) في غازات المعالجة أو في الهواء الجوييمكنك استخدام الطريقة الكروماتوغرافية الغازية مع الميثناتور وتسجيلها على كاشف التأين باللهب.
ثاني أكسيد الكربون في الطبيعة
يتم تحديد التقلبات السنوية في تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على الكوكب بشكل أساسي من خلال الغطاء النباتي لخطوط العرض الوسطى (40-70 درجة) في نصف الكرة الشمالي.
تذوب كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في المحيط.
ويشكل ثاني أكسيد الكربون جزءا كبيرا من الغلاف الجوي لبعض الكواكب في النظام الشمسي: الزهرة، المريخ.
تسمم
ثاني أكسيد الكربون مادة غير سامة، ولكن بسبب تأثير زيادة تركيزاته في الهواء على الكائنات الحية التي تتنفس الهواء، فإنه يصنف على أنه غاز خانق (إنجليزي)الروسية. تؤدي الزيادات الطفيفة في التركيز بنسبة تصل إلى 2-4٪ داخل المنزل إلى النعاس والضعف لدى الأشخاص. تعتبر التركيزات الخطرة مستويات تبلغ حوالي 7-10%، حيث يتطور الاختناق، ويتجلى في الصداع والدوار وفقدان السمع وفقدان الوعي (أعراض مشابهة لأعراض داء المرتفعات)، اعتمادًا على التركيز، على مدى عدة فترات. دقائق حتى ساعة واحدة. إذا تم استنشاق الهواء الذي يحتوي على تركيزات عالية من الغاز، تحدث الوفاة بسرعة كبيرة بسبب الاختناق.
على الرغم من أنه في الواقع، حتى تركيز 5-7٪ من ثاني أكسيد الكربون ليس قاتلاً، بالفعل عند تركيز 0.1٪ (لوحظ هذا المستوى من ثاني أكسيد الكربون في هواء المدن الكبرى) يبدأ الناس في الشعور بالضعف والنعاس. وهذا يدل على أنه حتى مع محتويات عاليةالأكسجين، فإن التركيز العالي لثاني أكسيد الكربون يؤثر بشكل كبير على الصحة.
إن استنشاق الهواء مع زيادة تركيز هذا الغاز لا يؤدي إلى مشاكل صحية طويلة الأمد، وبعد إخراج الضحية من الجو الملوث تتم استعادة الصحة الكاملة بسرعة.