Углекислый газ: как образуется, для чего используется и другие важные факты

Углекислый газ распространен в природе. Он влияет на температуру атмосферы. Его баланс важен для жизнедеятельности человека. Этот газ широко применяют во многих хозяйственных отраслях.

Углекислый газ может быть твердым и жидким

Что такое углекислый газ? Под таким распространенным названием известно химическое вещество диоксид углерода, или двуокись углерода. По определению сайта биотехнологической информации PubChem, это бесцветный, не имеющий запаха, негорючий и нетоксичный газ, жизненно необходимый на Земле.

Какая формула углекислого газа? Диоксид углерода состоит из одного атома углерода (С) и двух атомов кислорода (О). Его химическая формула — СО₂.

В атмосфере планеты СО₂ составляет 0,04%. Но он в 1,5 раза тяжелее смеси воздуха, который состоит из азота, кислорода, водорода и других газов. При температуре –73,8 °С он переходит в твердое состояние — сухой лед. При повышении температуры не плавится (минует жидкую стадию), сразу испаряется. При повышении давления до 60 атмосфер углекислый газ превращается в жидкость. Это удобно для его хранения в металлических баллонах.

Углекислый газ стабилизировал температуру на Земле

До того как на Земле зародилась жизнь, основу ее атмосферы составлял углекислый газ. Когда появились растения, они стали в огромных количествах использовать СО₂ при фотосинтезе, и его количество снизилось до долей процента. Для обогрева атмосферы этого было достаточно, потому что СО₂ пропускает ультрафиолетовые солнечные лучи.

Если концентрация углекислого газа возрастала, появлялись облака углекислоты, которые приводили к похолоданию. В целом благодаря этому газу температура на Земле оставалась стабильной миллионы лет.

С началом индустриальной эпохи уровень СО₂ в атмосфере вырос на 40%, как информирует сайт научного образования UCAR. Это произошло из-за масштабного сжигания ископаемого топлива, лесных пожаров, извержений вулканов. Теперь, как отмечает сайт NASA в части, которая посвящена глобальному климату, углекислый газ стал участником парникового эффекта на планете. Парниковые газы задерживают инфракрасное излучение Земли, перегревают при этом атмосферу и участвуют в процессе глобального потепления.

Человек выдыхает до 1 кг СО₂ в сутки

Углекислый газ участвует в метаболических процессах в организме человека при переработке пищи. Как один из конечных материалов этого процесса, СО₂ выделяется через легкие. Известно, что человек выдыхает до 1 кг этого газа в сутки. Без углекислого газа организм человека не сможет обогатиться кислородом. Именно этот газ помогает кислороду выделиться из гемоглобина и перейти в органы и ткани человека.

Важную роль выполняет углекислый газ для регуляции дыхания человека. Глубокие вдохи и выдохи человек делает при избытке углекислого газа, а не при дефиците кислорода. Почему при задержке дыхания в крови накапливается углекислый газ? При задержке дыхания в организме прекращается газообмен. При его нарушении углекислый газ освобождает кислород из гемоглобина, но сам не выходит из организма и накапливается в крови. Для нормального функционирования организма важен баланс СО₂ и О₂, при котором содержание углекислого газа в крови составляет 6–6,5%.

Углекислый газ важнее для человека, чем кислород

Дыхательная система человека более чувствительна к повышению уровня СО₂, чем к нехватке кислорода. При повышении концентрации этого газа в помещении до 0,1% существенно повышается негативное воздействие на людей:

• Они ощущают слабость, вялость, головную боль.
• Затрудняется дыхание.
• Снижается концентрация внимания.

При повышении концентрации СО₂ до 0,3% у человека может появиться тошнота, учащается пульс. При более высоком содержании этого газа может наступить удушье, потеря сознания даже когда в воздухе достаточный объем кислорода. Уменьшают уровень углекислого газа в помещениях регулярные проветривания, комнатные растения.

Кандидат технических наук Рустам Мансуров в статье о влиянии углекислого газа на организм пишет, что кислород даже при более значительных колебаниях не оказывает столь сильного воздействия, как СО₂. Поэтому автор делает вывод, что СО₂ в 60–80 раз важнее для человека, чем кислород.

СО₂ — важнейший технический газ

Углекислый газ широко применяется во многих отраслях. В настоящее время он один из важнейших технических газов, его доля на этом рынке составляет 10%. Сфера его применения неуклонно растет. Где используется углекислый газ? Он необходим:

• В машиностроении, особенно при сварочном производстве для составления защитных сварочных смесей.
• В металлургии при производстве алюминия и других легких металлов.
• В сельском хозяйстве для подкормки растений, создания искусственного дождя.
• В пищевой промышленности для приготовления газированных напитков, как разрыхлитель теста, как консервант и для упаковки продуктов.

Углекислый газ применяют при пожаротушении. Углекислотные огнетушители самые востребованные, они останавливают процесс горения.

Углекислый газ производят в промышленных объемах

Как получить углекислый газ? В домашних условиях для приготовления шипучего напитка используют реакцию пищевой соды и лимонной кислоты или лимонного сока. Для промышленного производства СО₂ используют печные и другие газы. Их промывают специальными растворами, а затем выделяют при нагревании.

Сырьем для получения СО₂ служат газы химических производств, спиртового брожения, из естественных источников — при разложении карбонатов (известняка, доломитов). Смесь таких газов промывают раствором карбоната калия. Он поглощает углекислый газ и переходит в гидрокарбонат, который при нагревании разлагается и выделяет СО₂. Еще один путь получения СО₂ — установки разделения воздуха. Благодаря им получают чистый кислород, азот и аргон, а углекислый газ выделяется как побочный продукт.

Углекислый газ присутствует в атмосфере и гидросфере, в вечной мерзлоте и высоко в горах. Без него были бы затруднены многие производственные процессы, а жизнь человека просто невозможна.