Вуглекислий газ поширений у природі. Він впливає на температуру атмосфери. Його баланс важливий для життєдіяльності людини. Цей газ широко застосовують у багатьох господарських галузях.
Вуглекислий газ може бути твердим і рідким
Що таке вуглекислий газ? Під такою поширеною назвою відома хімічна речовина діоксид вуглецю, або двоокис вуглецю. За визначенням сайту біотехнологічної інформації PubChem, це безбарвний, без запаху, негорючий і нетоксичний газ, життєво необхідний на Землі.
Яка формула вуглекислого газу? Діоксид вуглецю складається з одного атома вуглецю (С) і двох атомів кисню (О). Його хімічна формула – СО₂.
В атмосфері планети СО₂ становить 0,04%. Але він у 1,5 раза важчий за суміш повітря, що складається з азоту, кисню, водню та інших газів. За температури -73,8 °С він переходить у твердий стан – сухий лід. При підвищенні температури не плавиться (минає рідку стадію), відразу випаровується. При підвищенні тиску до 60 атмосфер вуглекислий газ перетворюється на рідину. Це зручно для його зберігання в металевих балонах.
Вуглекислий газ стабілізував температуру на Землі
До того як на Землі зародилося життя, основу її атмосфери становив вуглекислий газ. Коли з’явилися рослини, вони стали у величезних кількостях використовувати СО₂ під час фотосинтезу, і його кількість знизилася до часток відсотка. Для обігріву атмосфери цього було достатньо, тому що СО₂ пропускає ультрафіолетові сонячні промені.
Якщо концентрація вуглекислого газу зростала, з’являлися хмари вуглекислоти, які призводили до похолодання. Загалом завдяки цьому газу температура на Землі залишалася стабільною мільйони років.
З початком індустріальної епохи рівень СО₂ в атмосфері зріс на 40%, як інформує сайт наукової освіти UCAR. Це сталося через масштабне спалювання викопного палива, лісові пожежі, виверження вулканів. Тепер, як зазначає сайт NASA в частині, яка присвячена глобальному клімату, вуглекислий газ став учасником парникового ефекту на планеті. Парникові гази затримують інфрачервоне випромінювання Землі, перегрівають при цьому атмосферу і беруть участь у процесі глобального потепління.
Людина видихає до 1 кг СО₂ на добу
Вуглекислий газ бере участь у метаболічних процесах в організмі людини під час переробки їжі. Як один із кінцевих матеріалів цього процесу, СО₂ виділяється через легені. Відомо, що людина видихає до 1 кг цього газу на добу. Без вуглекислого газу організм людини не зможе збагатитися киснем. Саме цей газ допомагає кисню виділитися з гемоглобіну і перейти в органи та тканини людини.
Важливу роль виконує вуглекислий газ для регуляції дихання людини. Глибокі вдихи та видихи людина робить за надлишку вуглекислого газу, а не за дефіциту кисню. Чому під час затримки дихання в крові накопичується вуглекислий газ? Під час затримки дихання в організмі припиняється газообмін. У разі його порушення вуглекислий газ вивільняє кисень із гемоглобіну, але сам не виходить з організму і накопичується в крові. Для нормального функціонування організму важливий баланс СО₂ і О₂, за якого вміст вуглекислого газу в крові становить 6-6,5%.
Вуглекислий газ важливіший для людини, ніж кисень
Дихальна система людини більш чутлива до підвищення рівня СО₂, ніж до нестачі кисню. При підвищенні концентрації цього газу в приміщенні до 0,1% істотно підвищується негативний вплив на людей:
- Вони відчувають слабкість, млявість, головний біль.
- Ускладнюється дихання.
- Знижується концентрація уваги.
При підвищенні концентрації СО₂ до 0,3% у людини може з’явитися нудота, частішає пульс. За більш високого вмісту цього газу може настати задуха, втрата свідомості навіть коли в повітрі достатній обсяг кисню. Зменшують рівень вуглекислого газу в приміщеннях регулярні провітрювання, кімнатні рослини.
Кандидат технічних наук Рустам Мансуров у статті про вплив вуглекислого газу на організм пише, що кисень навіть за більш значних коливань не чинить настільки сильного впливу, як СО₂. Тому автор робить висновок, що СО₂ у 60-80 разів важливіший для людини, ніж кисень.
СО₂ – найважливіший технічний газ
Вуглекислий газ широко застосовується в багатьох галузях. Нині він один із найважливіших технічних газів, його частка на цьому ринку становить 10%. Сфера його застосування неухильно зростає. Де використовується вуглекислий газ? Він необхідний:
- У машинобудуванні, особливо при зварювальному виробництві для складання захисних зварювальних сумішей.
- У металургії при виробництві алюмінію та інших легких металів.
- У сільському господарстві для підживлення рослин, створення штучного дощу.
- У харчовій промисловості для приготування газованих напоїв, як розпушувач тіста, як консервант і для пакування продуктів.
Вуглекислий газ застосовують при пожежогасінні. Вуглекислотні вогнегасники найбільш затребувані, вони зупиняють процес горіння.
Вуглекислий газ виробляють у промислових обсягах
Як отримати вуглекислий газ? У домашніх умовах для приготування шипучого напою використовують реакцію харчової соди та лимонної кислоти або лимонного соку. Для промислового виробництва СО₂ використовують пічні та інші гази. Їх промивають спеціальними розчинами, а потім виділяють при нагріванні.
Сировиною для отримання СО₂ слугують гази хімічних виробництв, спиртового бродіння, з природних джерел – під час розкладання карбонатів (вапняку, доломітів). Суміш таких газів промивають розчином карбонату калію. Він поглинає вуглекислий газ і переходить у гідрокарбонат, який під час нагрівання розкладається і виділяє СО₂. Ще один шлях отримання СО₂ – установки розділення повітря. Завдяки їм отримують чистий кисень, азот і аргон, а вуглекислий газ виділяється як побічний продукт.
Вуглекислий газ присутній в атмосфері та гідросфері, у вічній мерзлоті та високо в горах. Без нього було б ускладнено багато виробничих процесів, а життя людини просто неможливе.
