Nous savons tous depuis l'école que le dioxyde de carbone est émis dans l'atmosphère en tant que produit de la vie humaine et animale, c'est-à-dire que c'est ce que nous expirons. En assez petites quantités, il est absorbé par les plantes et transformé en oxygène. Une des raisons le réchauffement climatique est le même dioxyde de carbone ou en d'autres termes dioxyde de carbone.

Mais tout n'est pas aussi mauvais qu'il y paraît à première vue, car l'humanité a appris à l'utiliser dans un large domaine de son activité à de bonnes fins. Par exemple, le dioxyde de carbone est utilisé dans les eaux gazeuses ou dans Industrie alimentaire on le retrouve sur l'étiquette sous le code E290 comme conservateur. Assez souvent, le dioxyde de carbone agit comme agent levant dans les produits à base de farine, où il pénètre lors de la préparation de la pâte. Le plus souvent, le dioxyde de carbone est stocké à l’état liquide dans des bouteilles spéciales, qui sont utilisées à plusieurs reprises et peuvent être rechargées. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet sur le site https://wice24.ru/product/uglekislota-co2. On le trouve aussi bien à l'état gazeux que sous forme de neige carbonique, mais le stockage à l'état liquéfié est beaucoup plus rentable.

Les biochimistes ont prouvé que fertiliser l'air avec du gaz carbonique est un très bon moyen d'obtenir de gros rendements différentes cultures. Cette théorie a depuis longtemps trouvé son application pratique. Ainsi, en Hollande, les floriculteurs utilisent efficacement le dioxyde de carbone pour fertiliser diverses fleurs (gerberas, tulipes, roses) en serre. Et si auparavant le climat nécessaire était créé en brûlant gaz naturel(cette technologie a été reconnue comme inefficace et nocive pour l'environnement), alors aujourd'hui gaz carbonique atteint les plantes à travers des tubes spéciaux percés de trous et est utilisé dans la quantité requise, principalement dans heure d'hiver.

Le dioxyde de carbone est également largement utilisé dans l’industrie du feu comme recharge pour les extincteurs. Le dioxyde de carbone contenu dans les canettes s'est retrouvé dans les pistolets à air comprimé et, dans la modélisation des avions, il sert de source d'énergie pour les moteurs.

À l’état solide, le CO2 porte, comme déjà mentionné, le nom de neige carbonique et est utilisé dans l’industrie alimentaire pour le stockage des aliments. Il convient de noter que par rapport à glace ordinaire, la neige carbonique présente de nombreux avantages, notamment une capacité de refroidissement élevée (2 fois supérieure à la normale) et lorsqu'elle s'évapore, il ne reste aucun sous-produit.

Et ce ne sont pas tous les domaines dans lesquels le dioxyde de carbone est utilisé de manière efficace et efficiente.

Mots clés: Où le dioxyde de carbone est-il utilisé ? gaz carbonique,industrie,à la maison,remplissage des bouteilles,stockage du dioxyde de carbone,E290

Objectifs:

• Développez votre compréhension de histoires de découverte, propriétés et applications pratiques du dioxyde de carbone.
• Présentez aux étudiants les méthodes de laboratoire pour produire du dioxyde de carbone.
• Continuer à développer les compétences expérimentales des élèves.

Techniques utilisées :« déclarations vraies et fausses », « zigzag-1 », clusters.

Équipement de laboratoire: support de laboratoire, appareil pour obtenir des gaz, bécher de 50 ml, morceaux de marbre, acide chlorhydrique (1:2), eau de chaux, pince de Mohr.

I. Étape d'appel

Au stade du challenge, la technique des « déclarations vraies et fausses » est utilisée.

II. Étape de conception

1. Organisation d'activités en groupes de travail dont les participants reçoivent des textes sur les cinq thèmes principaux du « zigzag » :

1. Histoire de la découverte du dioxyde de carbone
2. Dioxyde de carbone dans la nature
3. Produire du dioxyde de carbone
4. Propriétés du dioxyde de carbone
5. Utilisation pratique gaz carbonique

Il y a une première connaissance du texte, une première lecture.

2. Travailler en groupes d'experts.

Les groupes d’experts rassemblent des « experts » sur des questions spécifiques. Leur tâche est de lire attentivement le texte, de mettre en évidence des phrases clés et de nouveaux concepts, ou d'utiliser des clusters et divers schémas pour représenter graphiquement le contenu du texte (le travail est effectué individuellement).

3. Sélection du matériel, sa structuration et son ajout (travail de groupe)

4. Préparation à la diffusion du texte dans les groupes de travail

• 1er groupe des experts compilent un résumé de référence « L’histoire de la découverte du dioxyde de carbone »
• 2ème groupe des experts dressent un schéma de la répartition du dioxyde de carbone dans la nature
• 3ème groupe les experts élaborent un schéma de production de dioxyde de carbone et un dessin de l'installation pour sa production
• 4ème groupe les experts établissent une classification des propriétés du dioxyde de carbone
• 5ème groupe des experts élaborent un schéma pour l'utilisation pratique du dioxyde de carbone

5. Préparation de la présentation (affiche)

III. Étape de réflexion

Retour aux groupes de travail

1. Diffusez dans un groupe de sujets 1 à 5 de manière séquentielle. Assemblage d'une usine de production de dioxyde de carbone. Obtention du dioxyde de carbone et étude de ses propriétés.
2. Discussion des résultats expérimentaux.
3. Présentation de sujets individuels.
4. Revenez aux « déclarations vraies et fausses ». Tester vos hypothèses initiales. Disposition de nouvelles icônes.

Cela pourrait ressembler à ceci :

Textes sur les cinq thèmes principaux du « zigzag »

1. Histoire de la découverte du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone fut le premier parmi tous les autres gaz à être opposé à l'air sous le nom de « gaz sauvage » par l'alchimiste du XVIe siècle. Van't Helmont.

La découverte du CO 2 a marqué le début d'une nouvelle branche de la chimie : la pneumatochimie (chimie des gaz).

Le chimiste écossais Joseph Black (1728 - 1799) a établi en 1754 que le marbre minéral calcaire (carbonate de calcium) se décompose lorsqu'il est chauffé, libérant du gaz et formant de la chaux vive (oxyde de calcium) :

CaCO 3 CaO + CO 2
carbonate de calcium oxyde de calcium dioxyde de carbone

Le gaz libéré pourrait être recombiné avec de l’oxyde de calcium pour former à nouveau du carbonate de calcium :

CaO + CO 2 CaCO 3
oxyde de calcium dioxyde de carbone carbonate de calcium

Ce gaz était identique au « gaz sauvage » découvert par Van Helmont, mais Black lui a donné un nouveau nom - « air lié » - puisque ce gaz pouvait être lié et redevenir une substance solide, et il avait également la capacité d'être attiré chaux l'eau (hydroxyde de calcium) et la rend trouble :

dioxyde de carbone hydroxyde de calcium carbonate de calcium eau

Quelques années plus tard, Cavendish a découvert deux autres propriétés physiques caractéristiques du dioxyde de carbone : sa haute densité et sa solubilité significative dans l'eau.

2. Dioxyde de carbone dans la nature

La teneur en dioxyde de carbone dans l'atmosphère est relativement faible, seulement 0,04 à 0,03 % (en volume). Le CO 2 concentré dans l'atmosphère a une masse de 2 200 milliards de tonnes.
On trouve 60 fois plus de dioxyde de carbone dissous dans les mers et les océans.
Chaque année, environ 1/50ème du CO 2 total contenu dans l'atmosphère est éliminé de l'atmosphère par la végétation. globe dans le processus de photosynthèse, qui convertit les minéraux en substances organiques.
La majeure partie du dioxyde de carbone dans la nature est formée à la suite de divers processus de décomposition de substances organiques. Le dioxyde de carbone est libéré lors de la respiration des plantes, des animaux et des micro-organismes. La quantité de dioxyde de carbone rejetée par diverses industries est en constante augmentation. Le dioxyde de carbone est contenu dans les gaz volcaniques et est également rejeté par le sol dans les zones volcaniques. La « Grotte du Chien » fonctionne depuis plusieurs siècles comme générateur permanent de CO 2 près de la ville de Naples en Italie. Il est célèbre pour le fait que les chiens ne peuvent pas y entrer, mais qu'une personne peut y rester dans des conditions normales. Le fait est que dans cette grotte, le dioxyde de carbone est libéré du sol et, comme il est 1,5 fois plus lourd que l'air, il se situe en dessous, approximativement à la hauteur d'un chien (0,5 m). Dans un tel air, où le dioxyde de carbone est de 14%, les chiens (et autres animaux, bien sûr) ne peuvent pas respirer, mais un adulte debout ne ressent pas l'excès de dioxyde de carbone dans cette grotte. Les mêmes grottes existent dans le parc national de Yellowstone (USA).
Les sources naturelles de dioxyde de carbone sont appelées mofets. Les mofets sont caractéristiques de la dernière étape tardive de l'atténuation volcanique, dans laquelle se trouve notamment le célèbre volcan Elbrus. Il existe donc de nombreuses sources chaudes saturées de dioxyde de carbone qui traversent la neige et la glace.
À l’extérieur du globe, le monoxyde de carbone (IV) se trouve dans les atmosphères de Mars et de Vénus, planètes « terrestres ».

3. Produire du dioxyde de carbone

Dans l'industrie, le dioxyde de carbone est principalement obtenu comme sous-produit de la combustion du calcaire, de la fermentation alcoolique, etc.
Dans les laboratoires de chimie, soit ils utilisent des cylindres prêts à l'emploi contenant du dioxyde de carbone liquide, soit ils obtiennent du CO 2 dans un appareil Kipp ou un appareil de production de gaz par action de l'acide chlorhydrique sur des morceaux de marbre :

CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O
carbonate de calcium acide chlorhydrique chlorure de calcium dioxyde de carbone eau

Il est impossible d'utiliser de l'acide sulfurique à la place de l'acide chlorhydrique, car alors au lieu du chlorure de calcium, qui est soluble dans l'eau, vous obtiendriez du gypse - du sulfate de calcium (CaSO 4) - un sel légèrement soluble dans l'eau. Lorsqu'il est déposé sur des morceaux de marbre, le gypse rend extrêmement difficile l'accès de l'acide à ceux-ci et ralentit ainsi considérablement la réaction.
Pour produire du dioxyde de carbone :

1. Fixez un dispositif d'obtention de gaz sur le pied d'un support de laboratoire
2. Retirez le bouchon avec un entonnoir du tube à essai avec l'appendice
3. Placez 2-3 morceaux de marbre dans la buse, de la taille de ? petits pois
4. Insérez à nouveau le bouchon de l'entonnoir dans le tube à essai. Ouvrir la pince
5. Versez de l'acide chlorhydrique (1:2) dans l'entonnoir (avec précaution !) afin que l'acide recouvre légèrement le marbre.
6. Remplissez le bécher de monoxyde de carbone (IV) et fermez la pince.

4. Propriétés du dioxyde de carbone

Le CO 2 est un gaz incolore, inodore, 1,5 fois plus lourd que l'air, difficile à mélanger avec lui (selon les mots de D.I. Mendeleïev, « coule » dans l'air), ce qui peut être prouvé par l'expérience suivante : au-dessus d'un verre, dans dans lequel est fixée une bougie allumée, renversez un verre rempli de dioxyde de carbone. La bougie s'éteint instantanément.
Le monoxyde de carbone (IV) est acide et lorsque ce gaz se dissout dans l'eau, de l'acide carbonique se forme. Lorsque le CO 2 passe dans de l'eau teintée de tournesol, vous pouvez observer un changement de couleur de l'indicateur du violet au rouge.
La bonne solubilité du dioxyde de carbone dans l’eau rend impossible sa collecte par la méthode du « déplacement d’eau ».
Une réaction qualitative à la teneur en dioxyde de carbone de l'air consiste à faire passer le gaz à travers une solution diluée d'hydroxyde de calcium (eau de chaux). Le dioxyde de carbone provoque la formation de carbonate de calcium insoluble dans cette solution, ce qui rend la solution trouble :

CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O
dioxyde de carbone hydroxyde de calcium carbonate de calcium eau

Lorsqu'un excès de CO2 est ajouté, la solution trouble redevient claire en raison de la conversion du carbonate insoluble en bicarbonate de calcium soluble :

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3) 2
carbonate de calcium eau dioxyde de carbone bicarbonate de calcium

5. Applications pratiques du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone solide pressé est appelé « glace carbonique ».
Le CO 2 solide ressemble davantage à de la neige dense et comprimée, avec une dureté rappelant celle de la craie. La température de la « glace carbonique » est de –78 o C. Contrairement à la glace sèche, la glace sèche est dense. Il s'enfonce dans l'eau, la refroidissant brusquement. L'essence en combustion peut être rapidement éteinte en jetant quelques morceaux de neige carbonique dans la flamme.
L'utilisation principale de la neige carbonique est le stockage et le transport des aliments : poisson, viande, glaces, etc. La valeur de la neige carbonique réside non seulement dans son effet rafraîchissant, mais aussi dans le fait que les aliments contenus dans le dioxyde de carbone ne moisissent pas ou ne se décomposent pas. pourrir.
La glace carbonique est utilisée dans les laboratoires pour tester des pièces, des instruments et des mécanismes qui fonctionneront à basse température. La glace carbonique est utilisée pour tester la résistance au gel des pneus de voiture en caoutchouc.
Le dioxyde de carbone est utilisé pour gazéifier les eaux de fruits et les eaux minérales, et en médecine pour les bains de dioxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone liquide est utilisé dans les extincteurs au dioxyde de carbone, les systèmes d'extinction d'incendie des avions et des navires, ainsi que dans les camions de pompiers au dioxyde de carbone. Il est particulièrement efficace dans les cas où l'eau n'est pas appropriée, par exemple pour éteindre des incendies de liquides inflammables ou lorsqu'il y a des câbles électriques ou des équipements uniques dans la pièce qui peuvent être endommagés par l'eau.
Dans de nombreux cas, le CO 2 n'est pas utilisé sous forme finie, mais est obtenu lors de l'utilisation, par exemple, de levures chimiques contenant un mélange de bicarbonate de sodium et de tartrate de potassium. Lorsque ces poudres sont mélangées à la pâte, les sels se dissolvent et une réaction se produit, libérant du CO 2 . En conséquence, la pâte lève, se remplit de bulles de dioxyde de carbone et le produit cuit s'avère doux et savoureux.

Littérature

1. Tourner // Revue internationale sur le développement de la pensée par la lecture et l'écriture. – 2000. – N° 1, 2.
2. Étudiant moderne dans le domaine de l'information et de la communication : Manuel pédagogique et méthodologique. – Saint-Pétersbourg : PETROC, 2000.
3. Zagashev I.O., Zair-Bek S.I. Pensée critique : technologie de développement. – Saint-Pétersbourg : Maison d'édition Alliance Delta, 2003.

Le fonctionnement normal de tous les systèmes vitaux dépend de la quantité de dioxyde de carbone présente dans le sang humain. Le dioxyde de carbone augmente la résistance de l'organisme aux infections bactériennes et virales, participe au métabolisme biologique substances actives. Lors de stress physique et intellectuel, le dioxyde de carbone contribue à maintenir l’équilibre de l’organisme. Mais une augmentation significative de ce composé chimique dans l’atmosphère environnante aggrave le bien-être humain. Les méfaits et les avantages du dioxyde de carbone pour l'existence de la vie sur Terre n'ont pas encore été entièrement étudiés.

Caractéristiques du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone, anhydride carbonique, le dioxyde de carbone est un composé chimique gazeux incolore et inodore. La substance est 1,5 fois plus lourde que l'air et sa concentration dans l'atmosphère terrestre est d'environ 0,04 %. Une caractéristique distinctive du dioxyde de carbone est qu'il ne forme pas de liquide lorsque la pression augmente - le composé se transforme immédiatement en un état solide appelé « glace carbonique ». Mais lorsque certaines conditions artificielles sont créées, le dioxyde de carbone prend la forme d’un liquide largement utilisé pour son transport et son stockage à long terme.

Fait intéressant

Le dioxyde de carbone ne constitue pas une barrière contre les rayons ultraviolets qui pénètrent dans l'atmosphère en provenance du Soleil. Mais le rayonnement infrarouge de la Terre est absorbé par l'anhydride de carbone. C’est la cause du réchauffement climatique depuis sa création. énorme montant production industrielle.

Pendant la journée, le corps humain absorbe et métabolise environ 1 kg de dioxyde de carbone. Il participe activement au métabolisme des tissus mous, osseux et articulaires, puis pénètre dans le lit veineux. Avec le flux sanguin, le dioxyde de carbone pénètre dans les poumons et quitte le corps à chaque expiration.

Le produit chimique se trouve dans le corps humain, principalement dans le système veineux. Le réseau capillaire des structures pulmonaires et du sang artériel contient une faible concentration de dioxyde de carbone. En médecine, on utilise le terme « pression partielle » qui caractérise le rapport de concentration d'un composé par rapport au volume total de sang.

Propriétés thérapeutiques du dioxyde de carbone

La pénétration du dioxyde de carbone dans le corps provoque un réflexe respiratoire chez une personne. Une augmentation de la pression d'un composé chimique provoque de fines terminaisons nerveuses qui envoient des impulsions aux récepteurs du cerveau et/ou moelle épinière. C'est ainsi que se produisent les processus d'inspiration et d'expiration. Si le niveau de dioxyde de carbone dans le sang commence à augmenter, les poumons accélèrent sa libération du corps.

Fait intéressant

Les scientifiques ont prouvé que l'espérance de vie importante des personnes vivant en haute montagne est directement liée à la teneur élevée en dioxyde de carbone de l'air. Il améliore l'immunité, normalise les processus métaboliques et renforce le système cardiovasculaire.

Dans le corps humain, le dioxyde de carbone est l’un des régulateurs les plus importants, agissant comme produit principal avec l’oxygène moléculaire. Le rôle du dioxyde de carbone dans la vie humaine est difficile à surestimer. Les principales caractéristiques fonctionnelles de la substance sont les suivantes :

• a la capacité de provoquer une dilatation persistante des gros vaisseaux et des capillaires ;
• peut avoir un effet sédatif sur le système central système nerveux, provoquant un effet anesthésique ;
• participe à la production d'acides aminés essentiels;
• stimule le centre respiratoire avec une concentration croissante dans la circulation sanguine.

S'il existe une carence aiguë en dioxyde de carbone dans l'organisme, alors tous les systèmes sont mobilisés et augmentent leur activité fonctionnelle. Tous les processus du corps visent à reconstituer les réserves de dioxyde de carbone dans les tissus et la circulation sanguine :

• les vaisseaux se rétrécissent, un bronchospasme des muscles lisses des voies respiratoires supérieures et inférieures, ainsi que des vaisseaux sanguins, se développe ;
• les bronches, les bronchioles et les parties structurelles des poumons sécrètent une quantité accrue de mucus ;
• la perméabilité des grands et petits vaisseaux sanguins et capillaires diminue ;
• sur membranes cellulaires Le cholestérol commence à se déposer, ce qui provoque leur compactage et la sclérose des tissus.

La combinaison de tous ces facteurs pathologiques, associée à un faible apport en oxygène moléculaire, entraîne une hypoxie tissulaire et une diminution de la vitesse du flux sanguin dans les veines. Le manque d'oxygène est particulièrement aigu dans les cellules du cerveau, elles commencent à s'effondrer. La régulation de tous les systèmes vitaux est perturbée : le cerveau et les poumons gonflent, la fréquence cardiaque diminue. Sans intervention médicale, une personne peut mourir.

Où le dioxyde de carbone est-il utilisé ?

Le dioxyde de carbone ne se trouve pas seulement dans le corps humain et dans l’atmosphère environnante. Beaucoup production industrielle utiliser activement Substance chimiqueà différentes étapes des processus technologiques. Il est utilisé comme :

• stabilisateur;
• catalyseur;
• matières premières primaires ou secondaires.

Fait intéressant

Le dioxyde d’oxygène aide à se transformer en un vin maison délicieux et acidulé. Lorsque le sucre contenu dans les baies fermente, du dioxyde de carbone est libéré. Il confère à la boisson une sensation pétillante et permet de sentir les bulles éclater dans la bouche.
Sur les emballages alimentaires, le dioxyde de carbone est caché sous le code E290. Généralement, il est utilisé comme conservateur pour le stockage à long terme. Lors de la préparation de délicieux muffins ou tartes, de nombreuses femmes au foyer ajoutent de la levure chimique à la pâte. Pendant le processus de cuisson, des bulles d'air se forment, rendant les produits de boulangerie moelleux et moelleux. Il s'agit du dioxyde de carbone, résultat d'une réaction chimique entre le bicarbonate de sodium et l'acide alimentaire. Les amoureux poissons d'aquarium utilisent le gaz incolore comme activateur de croissance des plantes aquatiques, et les fabricants d'installations automatiques de dioxyde de carbone le mettent dans les extincteurs.

Dommages causés par l'anhydride carbonique

Les enfants et les adultes adorent diverses boissons gazeuses en raison des bulles d’air qu’elles contiennent. Ces accumulations d'air sont du dioxyde de carbone pur, libéré lorsque le bouchon de la bouteille est dévissé. Utilisé à ce titre, il n’apporte aucun bénéfice au corps humain. Entrer dans tube digestif, l'anhydride carbonique irrite les muqueuses et provoque des dommages aux cellules épithéliales.

Pour une personne souffrant de maladies de l'estomac, il est extrêmement déconseillé de les utiliser, car sous leur influence, le processus inflammatoire et l'ulcération de la paroi interne des organes du système digestif s'intensifient.

Les gastro-entérologues interdisent aux patients présentant les pathologies suivantes de boire de la limonade et de l'eau minérale :

• gastrite aiguë, chronique et catarrhale;
• ulcères gastriques et duodénaux;
• duodénite;
• diminution de la motilité intestinale;
• néoplasmes bénins et malins du tractus gastro-intestinal.

Il convient de noter que selon les statistiques de l'OMS, plus de la moitié des habitants de la planète Terre souffrent d'une forme ou d'une autre de gastrite. Les principaux symptômes des maladies de l'estomac : éructations acides, brûlures d'estomac, ballonnements et douleurs dans la région épigastrique.

Si une personne ne peut pas refuser de boire des boissons contenant du dioxyde de carbone, elle devrait alors opter pour de l'eau minérale légèrement gazeuse.

Les experts conseillent d'éliminer les limonades de votre alimentation quotidienne. Après le recherche statistique Les maladies suivantes ont été identifiées chez les personnes qui ont bu pendant une longue période de l'eau douce contenant du dioxyde de carbone :

• carie;
• Troubles endocriniens;
• fragilité accrue du tissu osseux;
• foie gras;
• formation de calculs dans la vessie et les reins ;
• troubles du métabolisme des glucides.

Les employés des bureaux non équipés de climatisation souffrent souvent de maux de tête atroces, de nausées et de faiblesse. Cette condition survient chez l'homme lorsqu'il y a une accumulation excessive de dioxyde de carbone dans la pièce. Être constamment dans un tel environnement entraîne une acidose (augmentation de l'acidité du sang) et provoque une diminution de l'activité fonctionnelle de tous les systèmes vitaux.

Avantages du dioxyde de carbone

L'effet curatif du dioxyde de carbone sur le corps humain est largement utilisé en médecine dans le traitement de diverses maladies. Alors, dans Dernièrement Les bains secs au dioxyde de carbone sont très populaires. La procédure implique l'effet du dioxyde de carbone sur le corps humain en l'absence de facteurs étrangers : pression de l'eau et température ambiante.

Les salons de beauté et les établissements médicaux proposent à leurs clients des procédures médicales inhabituelles :

• pneumoponction;
• carboxythérapie.

Des termes complexes cachent des injections de gaz ou des injections de dioxyde de carbone. De telles procédures peuvent être classées à la fois comme types de mésothérapie et comme méthodes de rééducation après des maladies graves.

Avant d'effectuer ces procédures, vous devriez consulter votre médecin pour une consultation et un diagnostic approfondi. Comme toutes les méthodes thérapeutiques, les injections de dioxyde de carbone ont des contre-indications d'utilisation.

Les propriétés bénéfiques du dioxyde de carbone sont utilisées dans le traitement des maladies cardiovasculaires et de l'hypertension artérielle. Et les bains secs réduisent la teneur en radicaux libres du corps et ont un effet rajeunissant. Le dioxyde de carbone augmente la résistance d'une personne aux infections virales et bactériennes, renforce le système immunitaire et augmente la vitalité.

Dioxyde de carbone (dioxyde de carbone),également appelé dioxyde de carbone, est le composant le plus important des boissons gazeuses. Il détermine le goût et la stabilité biologique des boissons, leur confère des propriétés pétillantes et rafraîchissantes.

Propriétés chimiques. Chimiquement, le dioxyde de carbone est inerte. Formé avec le dégagement d'une grande quantité de chaleur, il est, en tant que produit de l'oxydation complète du carbone, très stable. Les réactions de réduction du dioxyde de carbone se produisent uniquement à des températures élevées. Ainsi, par exemple, en interagissant avec le potassium à 230°C, le dioxyde de carbone est réduit en acide oxalique :

En entrant dans une interaction chimique avec l'eau, le gaz, en quantité ne dépassant pas 1% de son contenu dans la solution, forme de l'acide carbonique, qui se dissocie en ions H +, HCO 3 -, CO 2 3-. Dans une solution aqueuse, le dioxyde de carbone pénètre facilement réactions chimiques, formant divers sels de dioxyde de carbone. Par conséquent, une solution aqueuse de dioxyde de carbone est très agressive envers les métaux et a également un effet destructeur sur le béton.

Propriétés physiques. Pour gazéifier les boissons, on utilise du dioxyde de carbone, donné dans état liquide compression à haute pression. Selon la température et la pression, le dioxyde de carbone peut également être à l'état gazeux ou solide. La température et la pression correspondant à cet état d'agrégation sont représentées dans le diagramme d'équilibre de phases (Fig. 13).

A une température de moins 56,6°C et une pression de 0,52 Mn/m 2 (5,28 kg/cm 2), correspondant au point triple, le dioxyde de carbone peut être simultanément à l'état gazeux, liquide et solide. À des températures et des pressions plus élevées, le dioxyde de carbone se trouve à l’état liquide et gazeux ; à des températures et des pressions inférieures à ces valeurs, le gaz, contournant directement la phase liquide, passe à l'état gazeux (sublime). À des températures supérieures à la température critique de 31,5 °C, aucune pression ne peut maintenir le dioxyde de carbone sous forme liquide.

À l’état gazeux, le dioxyde de carbone est incolore, inodore et a un léger goût aigre. A une température de 0°C et à pression atmosphérique, la densité du dioxyde de carbone est de 1,9769 kg/f 3 ; il est 1,529 fois plus lourd que l'air. A 0°C et pression atmosphérique, 1 kg de gaz occupe un volume de 506 litres. La relation entre le volume, la température et la pression du dioxyde de carbone est exprimée par l'équation :

où V est le volume de 1 kg de gaz en m 3 /kg ; T - température du gaz en °K ; P - pression du gaz en N/m 2 ; R - constante du gaz ; A est une valeur supplémentaire qui prend en compte l'écart par rapport à l'équation d'état d'un gaz parfait ;

Dioxyde de carbone liquéfié- un liquide incolore, transparent, facilement mobile, ressemblant à de l'alcool ou de l'éther. La densité du liquide à 0°C est de 0,947. A une température de 20°C, le gaz liquéfié est stocké sous une pression de 6,37 Mn/m2 (65 kg/cm2) dans des bouteilles en acier. Lorsque le liquide s'écoule librement du cylindre, il s'évapore et absorbe une grande quantité de chaleur. Lorsque la température descend jusqu'à moins 78,5°C, une partie du liquide gèle et se transforme en glace carbonique. La glace carbonique a une dureté proche de celle de la craie et a une couleur blanc mat. La neige carbonique s’évapore plus lentement que le liquide et se transforme immédiatement en état gazeux.

A une température de moins 78,9°C et une pression de 1 kg/cm 2 (9,8 MN/m 2), la chaleur de sublimation de la neige carbonique est de 136,89 kcal/kg (573,57 kJ/kg).

Le dioxyde de carbone (dioxyde de carbone, dioxyde de carbone) occupe la place la plus importante parmi les gaz techniques, il est largement utilisé dans presque tous les secteurs de l'industrie et du complexe agro-industriel. Le CO 2 représente 10 % du marché total des gaz techniques, ce qui place ce produit à égalité avec les principaux produits de séparation de l'air.

Instructions pour l'utilisation du dioxyde de carbone dans divers états d'agrégation divers - industrie alimentaire, gaz et mélanges de soudage, extinction d'incendie, etc. Sa phase solide, la neige carbonique, est de plus en plus utilisée, depuis la congélation des briquettes sèches jusqu'au nettoyage des surfaces (sablage).

Reçu

Le dioxyde de carbone ne peut pas être obtenu de l’extérieur car il n’y a presque pas de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Les animaux et les humains l'obtiennent par la dégradation complète des aliments, car les protéines, les graisses et les glucides, construits à base de carbone, forment du dioxyde de carbone (CO 2) lorsqu'ils sont brûlés avec l'aide de l'oxygène présent dans les tissus.

Dans l'industrie, le dioxyde de carbone est obtenu à partir des gaz de four, à partir des produits de décomposition des carbonates naturels (calcaire, dolomite). Le gaz produit lors de la fermentation alcoolique est utilisé à des fins alimentaires. Le dioxyde de carbone est également produit dans les usines de séparation de l’air en tant que sous-produit de la production d’oxygène pur, d’azote et d’argon. Dans des conditions de laboratoire, de petites quantités de CO 2 sont obtenues en faisant réagir des carbonates et des bicarbonates avec des acides, par exemple du marbre, de la craie ou de la soude avec de l'acide chlorhydrique. Les sources secondaires de production de CO 2 sont les produits de combustion ; fermentation; production d'ammoniac liquide; unités de reformage ; production d'éthanol; sources naturelles.

Lors de la production de dioxyde de carbone à l'échelle industrielle, trois groupes principaux de matières premières sont utilisés.

Groupe 1- les sources de matières premières à partir desquelles du CO 2 pur peut être produit sans équipement spécial pour augmenter sa concentration :

• les gaz des industries chimiques et pétrochimiques contenant 98 à 99 % de CO 2 ;
• gaz de fermentation alcoolique dans les brasseries, les usines d'alcool et d'hydrolyse avec 98-99% de CO 2 ;
• les gaz de sources naturelles avec 92-99% de CO2.

Groupe 2- des sources de matières premières dont l'utilisation assure la production de CO 2 pur :

• des gaz provenant d'industries chimiques moins courantes contenant 80 à 95 % de CO 2.

Groupe 3- des sources de matières premières dont l'utilisation permet de produire du CO 2 pur uniquement à l'aide d'équipements spéciaux :

• mélanges gazeux constitués principalement d'azote et de dioxyde de carbone (produits de combustion substances contenant du carbone avec une teneur de 8 à 20 % de CO 2 ;
• gaz d'échappement des usines de chaux et de ciment avec 30 à 40 % de CO 2 ;
• gaz de tête des hauts fourneaux avec 21-23 % de CO 2 ;
• constitué principalement de méthane et de dioxyde de carbone et contenant des mélanges importants d'autres gaz (biogaz et gaz de décharge provenant de bioréacteurs avec 30 à 45 % de CO 2 ;
• gaz associés lors de la production de gaz naturel et de pétrole contenant 20 à 40 % de CO 2.

Application

Selon certaines estimations, la consommation de CO2 sur le marché mondial dépasse les 20 millions de tonnes par an. Donc haut niveau la consommation se forme sous l'influence des exigences de l'industrie alimentaire et des entreprises pétrolières, des technologies de carbonatation des boissons et d'autres besoins industriels, par exemple une diminution du pH des usines de traitement de l'eau, des problèmes de métallurgie (y compris l'utilisation de gaz de soudage ), etc.

La consommation de dioxyde de carbone augmente régulièrement à mesure que le champ d'application s'élargit, couvrant des tâches allant des fins industrielles à la production alimentaire - conservation des aliments, en construction mécanique depuis la production de soudage et la préparation de mélanges de soudage protecteurs jusqu'au nettoyage des surfaces des pièces avec de la neige carbonique granulés, dans agriculture pour l'alimentation des usines, dans l'industrie du gaz et du pétrole pour la lutte contre les incendies.

Principales applications du CO 2 :

• en génie mécanique et construction (pour le soudage, etc.);
• pour l'atterrissage à froid de pièces de machines ;
• dans les processus d'affûtage fin ;
• pour le soudage électrique, basé sur le principe de protection du métal en fusion des effets nocifs de l'air atmosphérique ;
• en métallurgie;
• souffler du dioxyde de carbone à travers des moules ;
• dans la production d'aluminium et d'autres métaux facilement oxydables ;
• en agriculture pour créer de la pluie artificielle ;
• en écologie, il remplace les acides minéraux forts pour neutraliser les eaux usées alcalines ;
• dans la fabrication de moyens de lutte contre l'incendie ;
• utilisé dans les extincteurs au dioxyde de carbone comme agent extincteur, arrêtant efficacement le processus de combustion ;
• en parfumerie dans la fabrication de parfums ;
• dans l'industrie minière;
• en utilisant la méthode d'explosion de roche sans flamme ;
• dans l'industrie alimentaire;
• utilisé comme conservateur et indiqué sur l'emballage avec le code E290 ;
• comme agent de levage de pâte ;
• pour la production de boissons gazeuses ;

La carbonatation des boissons peut se produire de deux manières :

1. Dans la production d'eaux douces et minérales populaires, une méthode de carbonatation mécanique est utilisée, qui consiste à saturer un liquide avec du dioxyde de carbone. Cela nécessite des équipements spéciaux (siphons, acratophores, saturateurs) et des bouteilles de dioxyde de carbone comprimé.
2. Avec la méthode de carbonatation chimique, du dioxyde de carbone est produit pendant le processus de fermentation. De cette façon, vous obtenez du vin de champagne, de la bière, du pain kvas. Le dioxyde de carbone dans l'eau gazeuse est obtenu à la suite de la réaction de la soude avec l'acide, accompagnée de la libération rapide de dioxyde de carbone.

CO 2 comme gaz de soudage

Depuis 1960, le soudage des aciers alliés et au carbone dans un environnement de dioxyde de carbone (CO 2) s'est généralisé, répondant aux exigences de GOST 8050. Récemment, l'utilisation de mélanges de gaz de soudage d'argon et d'hélium est devenue de plus en plus répandue dans les technologies de soudage de les entreprises de construction de machines, dont bon nombre des mélanges gazeux les plus populaires, contiennent une petite quantité de gaz actifs (CO 2 ou O 2) nécessaires à la stabilisation de l'arc de soudage. Cependant, lors du soudage des aciers au carbone et faiblement alliés des principales classes structurelles dans les entreprises russes, le principal gaz de protection continue d'être le dioxyde de carbone CO 2, ce qui s'explique propriétés physiques de ce gaz de protection et sa disponibilité.