Applicazione dell'anidride carbonica nell'industria alimentare. Cos'è l'anidride carbonica. Ricezione di basse temperature

L'anidride carbonica è un gas incolore con odore e sapore leggermente acido, registrato nella classificazione internazionale degli additivi alimentari con il codice E290. Utilizzato come conservante, propellente, antiossidante e regolatore di acidità.

Caratteristiche generali dell'anidride carbonica

L'anidride carbonica è un gas pesante, inodore e incolore noto come anidride carbonica. Una caratteristica peculiare dell'anidride carbonica è la sua capacità a pressione atmosferica di trasformarsi dallo stato solido direttamente allo stato gassoso, bypassando lo stadio liquido (calorizzatore). Allo stato liquido, l'anidride carbonica viene immagazzinata a pressione elevata. Stato solido dell'anidride carbonica - cristalli bianco- noto come "ghiaccio secco".

L'anidride carbonica si forma durante la combustione e il decadimento materia organica, viene rilasciato durante la respirazione da piante e animali e si trova naturalmente nell'aria e nelle sorgenti minerali.

I benefici e i danni dell’anidride carbonica

L’anidride carbonica non è una sostanza tossica ed è quindi considerata innocua per il corpo umano. Ma, essendo un acceleratore del processo di assorbimento delle sostanze nella mucosa gastrica, provoca, ad esempio, una rapida intossicazione quando si bevono bevande alcoliche gassate. Non è consigliabile lasciarsi trasportare dal bere soda a chiunque abbia problemi al tratto gastrointestinale, perché le manifestazioni negative più innocue dell'E290 sono il gonfiore e l'eruttazione.

Applicazione di E290

L'uso principale dell'anidride carbonica è il suo utilizzo come conservante E290 nella produzione di bevande gassate. Viene spesso utilizzato nel processo di fermentazione delle materie prime dell'uva per controllare la fermentazione. L'E290 è incluso nei conservanti per la conservazione di carne e latticini confezionati, prodotti da forno, frutta e verdura. Il ghiaccio secco viene utilizzato come agente di congelamento e raffreddamento per conservare il gelato, nonché pesce fresco e frutti di mare. Come lievito, l'E290 "funziona" nel processo di cottura di pane e dolci.

In vendita puoi trovare l'anidride carbonica E290 in bombole o sotto forma di blocchi di “ghiaccio secco” in apposite confezioni sigillate.

Utilizzo dell'anidride carbonica E290 in Russia

Nel territorio Federazione Russa uso consentito additivi del cibo E290 nell'industria alimentare come conservante e agente lievitante.

L'anidride carbonica è un gas incolore con odore appena percettibile, non tossico, più pesante dell'aria. L’anidride carbonica è ampiamente distribuita in natura. Si dissolve in acqua, formando acido carbonico H 2 CO 3, conferendogli un sapore aspro. L'aria contiene circa lo 0,03% di anidride carbonica. La densità è 1,524 volte maggiore della densità dell'aria ed è pari a 0,001976 g/cm 3 (a temperatura zero e pressione 101,3 kPa). Potenziale di ionizzazione 14,3 V. Formula chimica – CO 2 .

Nella produzione di saldatura viene utilizzato il termine "diossido di carbonio" cm. . Nelle "Regole per la progettazione e il funzionamento sicuro dei recipienti a pressione" il termine "diossido di carbonio" e in - termine "diossido di carbonio".

Esistono molti modi per produrre anidride carbonica, i principali sono discussi nell'articolo.

La densità dell'anidride carbonica dipende dalla pressione, dalla temperatura e dallo stato di aggregazione in cui si trova. Alla pressione atmosferica e alla temperatura di -78,5°C l'anidride carbonica, bypassando lo stato liquido, si trasforma in una massa bianca simile alla neve "ghiaccio secco".

Sotto una pressione di 528 kPa e ad una temperatura di -56,6°C, l'anidride carbonica può trovarsi in tutti e tre gli stati (il cosiddetto punto triplo).

L'anidride carbonica è termicamente stabile e si dissocia in monossido di carbonio solo a temperature superiori a 2000°C.

L'anidride carbonica lo è primo gas ad essere descritto come una sostanza discreta. Nel XVII secolo, un chimico fiammingo Jan Baptist van Helmont (Jan Baptist van Helmont) notò che dopo aver bruciato il carbone in un recipiente chiuso, la massa delle ceneri era molto inferiore alla massa del carbone bruciato. Lo spiegò dicendo che il carbone si trasformò in una massa invisibile, che chiamò “gas”.

Le proprietà dell'anidride carbonica furono studiate molto più tardi, nel 1750. Fisico scozzese Giuseppe Nero (Giuseppe Nero).

Scoprì che il calcare (carbonato di calcio CaCO 3), quando riscaldato o fatto reagire con acidi, rilascia un gas, che chiamò “aria legata”. Si è scoperto che "l'aria legata" è più densa dell'aria e non supporta la combustione.

CaCO3 + 2HCl = CO2 + CaCl2 + H2O

Passando “aria legata”, cioè sul fondo viene depositata l'anidride carbonica CO 2 attraverso una soluzione acquosa di calce Ca(OH) 2 carbonato di calcio CaCO 3. Joseph Black usò questo esperimento per dimostrare che l'anidride carbonica viene rilasciata attraverso la respirazione degli animali.

CaO + H2O = Ca(OH)2

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

L'anidride carbonica liquida è un liquido incolore e inodore la cui densità varia notevolmente con la temperatura. Esiste a temperatura ambiente solo a pressioni superiori a 5,85 MPa. La densità dell'anidride carbonica liquida è 0,771 g/cm 3 (20°C). A temperature inferiori a +11°C è più pesante dell'acqua, a temperature superiori a +11°C è più leggero.

Il peso specifico dell'anidride carbonica liquida varia significativamente con la temperatura, pertanto, la quantità di anidride carbonica viene determinata e venduta a peso. La solubilità dell'acqua nell'anidride carbonica liquida nell'intervallo di temperatura compreso tra 5,8 e 22,9°C non è superiore allo 0,05%.

L'anidride carbonica liquida si trasforma in gas quando le viene fornito calore. In condizioni normali (20°C e 101,3 kPa) Quando evapora 1 kg di anidride carbonica liquida si formano 509 litri di anidride carbonica. Quando il gas viene prelevato troppo velocemente, la pressione nella bombola diminuisce e l'apporto di calore è insufficiente, l'anidride carbonica si raffredda, la velocità della sua evaporazione diminuisce e quando raggiunge il “punto triplo” si trasforma in ghiaccio secco, che ostruisce il foro. nel riduttore e ulteriori interruzioni dell'estrazione del gas. Quando riscaldato, il ghiaccio secco si trasforma direttamente in anidride carbonica, bypassando lo stato liquido. Per evaporare il ghiaccio secco, è necessario fornire molto più calore rispetto all'evaporazione dell'anidride carbonica liquida, pertanto, se nel cilindro si è formato ghiaccio secco, evapora lentamente.

L'anidride carbonica liquida fu prodotta per la prima volta nel 1823. Humphrey Davy(Humphry Davy) e Michael Faraday(Michael Faraday).

Biossido di carbonio solido "ghiaccio secco", secondo aspetto assomiglia alla neve e al ghiaccio. Il contenuto di anidride carbonica ottenuto dalle bricchette di ghiaccio secco è elevato: 99,93-99,99%. Il contenuto di umidità è compreso tra 0,06 e 0,13%. Il ghiaccio secco, essendo all'aria aperta, evapora rapidamente, quindi per lo stoccaggio e il trasporto vengono utilizzati contenitori. L'anidride carbonica viene prodotta dal ghiaccio secco in speciali evaporatori. Anidride carbonica solida (ghiaccio secco), fornita in conformità con GOST 12162.

L'anidride carbonica è più spesso utilizzata:

• creare un ambiente protettivo per i metalli;
• nella produzione di bevande gassate;
• refrigerazione, congelamento e conservazione di prodotti alimentari;
• per impianti antincendio;
• per la pulizia delle superfici con ghiaccio secco.

La densità dell'anidride carbonica è piuttosto elevata, il che consente di proteggere lo spazio di reazione dell'arco dal contatto con i gas dell'aria e impedisce la nitrurazione con un consumo di anidride carbonica relativamente basso nel getto. L'anidride carbonica, durante il processo di saldatura, interagisce con il metallo di saldatura e ha un effetto ossidante e anche cementante sul metallo del bagno di saldatura.

In precedenza ostacoli all'uso dell'anidride carbonica come mezzo protettivo erano nelle cuciture. I pori sono stati causati dall'ebollizione del metallo in solidificazione del bagno di saldatura a causa del rilascio di monossido di carbonio (CO) a causa della sua insufficiente disossidazione.

Ad alte temperature, l'anidride carbonica si dissocia per formare ossigeno monoatomico libero altamente attivo:

L'ossidazione del metallo di saldatura rilasciato libero da anidride carbonica durante la saldatura viene neutralizzata dal contenuto di una quantità aggiuntiva di elementi di lega con elevata affinità per l'ossigeno, molto spesso silicio e manganese (in eccesso rispetto alla quantità richiesta per legare il metallo di saldatura) o flussi introdotti nella zona di saldatura (saldatura).

Sia l'anidride carbonica che il monossido di carbonio sono praticamente insolubili nel metallo solido e fuso. L'attivo libero ossida gli elementi presenti nel bagno di saldatura in base alla loro affinità e concentrazione per l'ossigeno secondo l'equazione:

Io + O = MeO

dove Me è un metallo (manganese, alluminio, ecc.).

Inoltre, la stessa anidride carbonica reagisce con questi elementi.

Come risultato di queste reazioni, durante la saldatura in anidride carbonica, si osserva una combustione significativa di alluminio, titanio e zirconio e una combustione meno intensa di silicio, manganese, cromo, vanadio, ecc.

L'ossidazione delle impurità avviene in modo particolarmente vigoroso a . Ciò è dovuto al fatto che quando si salda con un elettrodo consumabile, l'interazione del metallo fuso con il gas avviene quando rimane una goccia all'estremità dell'elettrodo e nel bagno di saldatura, e quando si salda con un elettrodo non consumabile, si verifica solo in piscina. Come è noto, l'interazione del gas con il metallo nell'arco d'arco avviene in modo molto più intenso a causa dell'elevata temperatura e della maggiore superficie di contatto del metallo con il gas.

A causa dell'attività chimica dell'anidride carbonica rispetto al tungsteno, la saldatura in questo gas viene eseguita solo con un elettrodo consumabile.

L'anidride carbonica è atossica e non esplosiva. A concentrazioni superiori al 5% (92 g/m3), l'anidride carbonica ha effetti dannosi sulla salute umana, poiché è più pesante dell'aria e può accumularsi in ambienti poco ventilati vicino al pavimento. Ciò riduce la frazione volumetrica di ossigeno nell'aria, che può causare carenza di ossigeno e soffocamento. I locali in cui viene effettuata la saldatura utilizzando anidride carbonica devono essere dotati di ventilazione generale di alimentazione e scarico. La concentrazione massima consentita di anidride carbonica nell'aria dell'area di lavoro è di 9,2 g/m 3 (0,5%).

L'anidride carbonica è fornita da . Per ottenere cuciture di alta qualità, viene utilizzata anidride carbonica gassosa e liquefatta dei gradi più alti e primi.

L'anidride carbonica viene trasportata e immagazzinata in bombole di acciaio o serbatoi di grande capacità allo stato liquido, seguita dalla gassificazione in stabilimento, con alimentazione centralizzata alle stazioni di saldatura tramite rampe. Uno standard con una capacità d'acqua di 40 litri è riempito con 25 kg di anidride carbonica liquida, che a pressione normale occupa il 67,5% del volume della bombola e produce 12,5 m 3 di anidride carbonica per evaporazione. L'aria si accumula nella parte superiore del cilindro insieme al gas anidride carbonica. L'acqua, che è più pesante dell'anidride carbonica liquida, si raccoglie sul fondo del cilindro.

Per ridurre l'umidità dell'anidride carbonica, si consiglia di installare la bombola con la valvola abbassata e, dopo aver lasciato riposare per 10...15 minuti, aprire con cautela la valvola e rilasciare l'umidità dalla bombola. Prima della saldatura è necessario rilasciare una piccola quantità di gas da una bombola normalmente installata per eliminare l'eventuale aria intrappolata nella bombola. Parte dell'umidità viene trattenuta nell'anidride carbonica sotto forma di vapore acqueo, peggiorando la saldatura della giuntura.

Quando il gas viene rilasciato dalla bombola, a causa dell'effetto di strozzamento e dell'assorbimento di calore durante l'evaporazione dell'anidride carbonica liquida, il gas si raffredda notevolmente. Con un'estrazione intensiva del gas, il riduttore potrebbe ostruirsi con l'umidità congelata contenuta nell'anidride carbonica e con il ghiaccio secco. Per evitare ciò, durante l'estrazione dell'anidride carbonica, davanti al riduttore viene installato un riscaldatore a gas. La rimozione finale dell'umidità dopo il cambio viene effettuata con uno speciale essiccante riempito con lana di vetro e cloruro di calcio, gel di silice, solfato di rame o altri assorbitori di umidità

La bombola di anidride carbonica è verniciata di nero, con la scritta “CARBON ACID” scritta in lettere gialle..

Formula strutturale

Formula vera, empirica o lorda: CO2

Composizione chimica Diossido di carbonio

Peso molecolare: 44.009

L'anidride carbonica (anidride carbonica, anidride carbonica, ossido di carbonio (IV), anidride carbonica) è un gas incolore (in condizioni normali), inodore, con formula chimica CO2. La densità in condizioni normali è 1,98 kg/m³ (più pesante dell'aria). A pressione atmosferica l’anidride carbonica non esiste allo stato liquido, ma passa direttamente dallo stato solido a quello gassoso. L’anidride carbonica solida è chiamata ghiaccio secco. A pressione elevata e temperature normali, l'anidride carbonica si trasforma in un liquido, che viene utilizzato per lo stoccaggio. La concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre è in media dello 0,04%. L'anidride carbonica trasmette facilmente i raggi ultravioletti e i raggi della parte visibile dello spettro, che arrivano alla Terra dal Sole e la riscaldano. Allo stesso tempo, assorbe i raggi infrarossi emessi dalla Terra ed è uno dei gas serra, per cui partecipa al processo di riscaldamento globale. Dall'inizio dell'era industriale si è osservato un costante aumento del livello di questo gas nell'atmosfera.

Monossido di carbonio (IV) - anidride carbonica, un gas inodore e incolore, più pesante dell'aria, in caso di forte raffreddamento si cristallizza sotto forma di una massa bianca simile alla neve - "ghiaccio secco". A pressione atmosferica non fonde, ma evapora; la temperatura di sublimazione è di -78 °C. L'anidride carbonica si forma quando la materia organica marcisce e brucia. Contenuto nell'aria e nelle sorgenti minerali, rilasciate durante la respirazione di animali e piante. Solubile in acqua (1 volume di anidride carbonica in un volume di acqua a 15°C).

Di proprietà chimiche L'anidride carbonica è un ossido acido. Quando disciolto in acqua forma acido carbonico. Reagisce con gli alcali per formare carbonati e bicarbonati. Subisce reazioni di sostituzione elettrofila (ad esempio con fenolo) e addizione nucleofila (ad esempio con composti organomagnesici). Il monossido di carbonio (IV) non supporta la combustione. Vi bruciano solo alcuni metalli attivi. Interagisce con gli ossidi di metalli attivi. Quando disciolto in acqua forma acido carbonico. Reagisce con gli alcali per formare carbonati e bicarbonati.

Il corpo umano produce circa 1 kg (2,3 libbre) di anidride carbonica al giorno. Questa anidride carbonica viene trasportata dai tessuti, dove si forma come uno dei prodotti finali del metabolismo, attraverso il sistema venoso e viene poi escreta nell'aria espirata attraverso i polmoni. Pertanto, il contenuto di anidride carbonica nel sangue è elevato nel sistema venoso, diminuisce nella rete capillare dei polmoni ed è basso nel sangue arterioso. Il contenuto di anidride carbonica di un campione di sangue viene spesso espresso in termini di pressione parziale, cioè la pressione che avrebbe una determinata quantità di anidride carbonica contenuta in un campione di sangue se occupasse da sola l'intero volume del campione di sangue. Diossido di carbonio ( CO2) viene trasportato nel sangue da tre diversi modi(il rapporto esatto di ciascuno di questi tre modi il trasporto dipende se il sangue è arterioso o venoso).

• La maggior parte dell'anidride carbonica (dal 70% all'80%) viene convertita dall'enzima anidrasi carbonica nei globuli rossi in ioni bicarbonato.
• Circa il 5% - 10% dell'anidride carbonica è disciolto nel plasma sanguigno.
• Circa il 5% - 10% dell'anidride carbonica è legata all'emoglobina sotto forma di composti carbamminici (carboemoglobina).

L'emoglobina, la principale proteina trasportatrice di ossigeno dei globuli rossi, è in grado di trasportare sia ossigeno che anidride carbonica. Tuttavia, l’anidride carbonica si lega all’emoglobina in un sito diverso rispetto all’ossigeno. Si lega alle estremità N-terminali delle catene globiniche piuttosto che all'eme. Tuttavia, a causa degli effetti allosterici, che portano a un cambiamento nella configurazione della molecola di emoglobina dopo il legame, il legame dell'anidride carbonica riduce la capacità dell'ossigeno di legarsi ad essa, ad una data pressione parziale dell'ossigeno, e viceversa - il il legame dell'ossigeno all'emoglobina riduce la capacità dell'anidride carbonica di legarsi ad essa, ad una data pressione parziale dell'anidride carbonica. Inoltre, la capacità dell'emoglobina di legarsi preferenzialmente con l'ossigeno o l'anidride carbonica dipende anche dal pH dell'ambiente. Queste caratteristiche sono molto importanti per il successo dell’assorbimento e del trasporto dell’ossigeno dai polmoni ai tessuti e per il successo del suo rilascio nei tessuti, nonché per il successo dell’assorbimento e del trasporto dell’anidride carbonica dai tessuti ai polmoni e il suo rilascio lì. L’anidride carbonica è uno dei mediatori più importanti dell’autoregolazione del flusso sanguigno. È un potente vasodilatatore. Di conseguenza, se il livello di anidride carbonica nei tessuti o nel sangue aumenta (ad esempio a causa di un metabolismo intenso, causato ad esempio da attività fisica, infiammazione, danno tissutale o a causa di ostruzione del flusso sanguigno, ischemia tissutale), i capillari si espandono, il che porta ad un aumento del flusso sanguigno e, di conseguenza, ad un aumento dell'apporto di ossigeno ai tessuti e del trasporto di anidride carbonica accumulata dai tessuti. Inoltre, l'anidride carbonica in determinate concentrazioni (aumentate, ma non ancora raggiunte valori tossici) ha un effetto inotropo e cronotropo positivo sul miocardio e aumenta la sua sensibilità all'adrenalina, che porta ad un aumento della forza e della frequenza delle contrazioni cardiache, della emissione e, di conseguenza, corsa e volume sanguigno minuto. Ciò aiuta anche a correggere l’ipossia tissutale e l’ipercapnia ( livello più alto diossido di carbonio). Gli ioni bicarbonato sono molto importanti per regolare il pH del sangue e mantenere il normale equilibrio acido-base. La frequenza respiratoria influenza il contenuto di anidride carbonica nel sangue. Una respirazione debole o lenta provoca acidosi respiratoria, mentre una respirazione rapida ed eccessivamente profonda porta all'iperventilazione e allo sviluppo di alcalosi respiratoria. Inoltre, l’anidride carbonica è importante anche nella regolazione della respirazione. Sebbene il nostro corpo richieda ossigeno per il metabolismo, bassi livelli di ossigeno nel sangue o nei tessuti solitamente non stimolano la respirazione (o meglio, l’effetto stimolante del basso ossigeno sulla respirazione è troppo debole e “si attiva” tardi, a livelli molto bassi di ossigeno nel il sangue, di cui spesso una persona sta già perdendo conoscenza). Normalmente la respirazione è stimolata da un aumento del livello di anidride carbonica nel sangue. Il centro respiratorio è molto più sensibile all’aumento dei livelli di anidride carbonica che alla mancanza di ossigeno. Di conseguenza, respirare aria molto rarefatta (con una bassa pressione parziale di ossigeno) o una miscela di gas che non contiene ossigeno (ad esempio, 100% azoto o 100% protossido di azoto) può portare rapidamente alla perdita di coscienza senza provocare sensazione di stanchezza. di mancanza d'aria (perché il livello di anidride carbonica nel sangue non aumenta, perché nulla ne impedisce l'espirazione). Ciò è particolarmente pericoloso per i piloti di aerei militari che volano ad alta quota (se un missile nemico colpisce la cabina di pilotaggio e la cabina di pilotaggio si depressurizza, i piloti possono perdere rapidamente conoscenza). Questa caratteristica del sistema di regolazione della respirazione è anche il motivo per cui gli assistenti di volo sugli aerei istruiscono i passeggeri in caso di depressurizzazione della cabina dell'aereo, innanzitutto, a indossare loro stessi una maschera per l'ossigeno, prima di cercare di aiutare qualcun altro - in questo modo , il soccorritore rischia di perdere rapidamente conoscenza anche lui, e anche senza avvertire alcun disagio o bisogno di ossigeno fino all'ultimo momento. Il centro respiratorio umano cerca di mantenere la pressione parziale dell'anidride carbonica nel sangue arterioso non superiore a 40 mmHg. Con l'iperventilazione cosciente, il contenuto di anidride carbonica nel sangue arterioso può diminuire fino a 10-20 mmHg, mentre il contenuto di ossigeno nel sangue rimarrà praticamente invariato o aumenterà leggermente e la necessità di fare un altro respiro diminuirà a causa della diminuzione nell'effetto stimolante dell'anidride carbonica sull'attività del centro respiratorio. Questo è il motivo per cui, dopo un periodo di iperventilazione cosciente, è più facile trattenere il respiro a lungo che senza una precedente iperventilazione. Questa iperventilazione deliberata seguita dall'apnea può portare alla perdita di coscienza prima che la persona senta il bisogno di prendere fiato. In un ambiente sicuro, una tale perdita di coscienza non minaccia nulla di speciale (avendo perso conoscenza, una persona perderà il controllo su se stessa, smetterà di trattenere il respiro e farà un respiro, respirando, e con esso l'apporto di ossigeno al cervello sarà ridotto ripristinato, e poi la coscienza verrà ripristinata). Tuttavia, in altre situazioni, ad esempio prima dell'immersione, ciò può essere pericoloso (in profondità si verificherà la perdita di coscienza e la necessità di respirare e, senza controllo cosciente, l'acqua entrerà nelle vie respiratorie, provocando l'annegamento). Ecco perché l'iperventilazione prima dell'immersione è pericolosa e sconsigliata.

In quantità industriali, l'anidride carbonica viene rilasciata dai gas di combustione o come sottoprodotto di processi chimici, ad esempio durante la decomposizione dei carbonati naturali (calcare, dolomite) o durante la produzione di alcol (fermentazione alcolica). La miscela dei gas risultanti viene lavata con una soluzione di carbonato di potassio, che assorbe l'anidride carbonica trasformandosi in bicarbonato. Una soluzione di bicarbonato si decompone se riscaldata o sotto pressione ridotta, rilasciando anidride carbonica. Nei moderni impianti per la produzione di anidride carbonica, al posto del bicarbonato, viene più spesso utilizzata una soluzione acquosa di monoetanolammina che, in determinate condizioni, può assorbire CO2 contenuto nei fumi e lo rilascia quando riscaldato; Questo separa il prodotto finito da altre sostanze. L'anidride carbonica viene prodotta anche negli impianti di frazionamento dell'aria come sottoprodotto della produzione di ossigeno puro, azoto e argon. In laboratorio si ottengono piccole quantità facendo reagire carbonati e bicarbonati con acidi, come marmo, gesso o soda con acido cloridrico utilizzando, ad esempio, l'apparato Kipp. L'uso dell'acido solforico per reagire con il gesso o il marmo provoca la formazione di solfato di calcio leggermente solubile, che interferisce con la reazione e che viene rimosso da un significativo eccesso di acido. La reazione può essere utilizzata per preparare bevande bicarbonato di sodio Con acido citrico o con succo di limone acido. Fu in questa forma che apparvero le prime bevande gassate. I farmacisti erano impegnati nella loro produzione e vendita.

Nell'industria alimentare l'anidride carbonica viene utilizzata come conservante e lievitante ed è indicata sulla confezione con il codice E290. L'anidride carbonica liquida è ampiamente utilizzata nei sistemi antincendio e negli estintori. Gli impianti automatici di spegnimento incendi ad anidride carbonica si differenziano per il sistema di avviamento, che può essere pneumatico, meccanico o elettrico. Il dispositivo per fornire anidride carbonica all'acquario può includere un serbatoio di gas. Il metodo più semplice e comune per produrre anidride carbonica è basato su un design for making bevanda alcolica miscuglio. Durante la fermentazione, l'anidride carbonica rilasciata può fornire nutrimento alle piante dell'acquario. L'anidride carbonica viene utilizzata per gassare la limonata e l'acqua frizzante. L'anidride carbonica viene utilizzata anche come mezzo protettivo nella saldatura a filo, ma ad alte temperature si dissocia e rilascia ossigeno. L'ossigeno rilasciato ossida il metallo. A questo proposito è necessario introdurre nel filo di saldatura agenti disossidanti come manganese e silicio. Un'altra conseguenza dell'influenza dell'ossigeno, anch'essa associata all'ossidazione, è una forte diminuzione della tensione superficiale, che porta, tra l'altro, a spruzzi di metallo più intensi rispetto alla saldatura in un ambiente inerte. L'anidride carbonica nelle lattine viene utilizzata nelle pistole ad aria compressa (nei sistemi pneumatici delle bombole di gas) e come fonte di energia per i motori nel modellismo aeronautico. Lo stoccaggio dell'anidride carbonica in una bombola di acciaio allo stato liquefatto è più redditizio che sotto forma di gas. L'anidride carbonica ha una temperatura critica relativamente bassa di +31°C. Circa 30 kg di anidride carbonica liquefatta vengono versati in una bombola standard da 40 litri e, a temperatura ambiente, nella bombola sarà presente una fase liquida e la pressione sarà di circa 6 MPa (60 kgf/cm²). Se la temperatura è superiore a +31°C, l'anidride carbonica passerà allo stato supercritico con una pressione superiore a 7,36 MPa. La pressione operativa standard per una normale bombola da 40 litri è 15 MPa (150 kgf/cm²), ma deve resistere in sicurezza a una pressione 1,5 volte superiore, ovvero 22,5 MPa, quindi lavorare con tali bombole può essere considerato abbastanza sicuro. L'anidride carbonica solida - "ghiaccio secco" - viene utilizzata come refrigerante nella ricerca di laboratorio, in commercio al dettaglio, durante la riparazione di apparecchiature (ad esempio: raffreddamento di una delle parti accoppiate durante un accoppiamento stretto), ecc. Gli impianti di anidride carbonica vengono utilizzati per liquefare l'anidride carbonica e produrre ghiaccio secco.

È richiesta la misurazione della pressione parziale dell'anidride carbonica processi tecnologici, nelle applicazioni mediche - analisi delle miscele respiratorie durante la ventilazione artificiale e nei sistemi di supporto vitale chiusi. Analisi della concentrazione CO2 nell'atmosfera viene utilizzato per scopi ambientali e ricerca scientifica, per studiare l'effetto serra. L'anidride carbonica viene rilevata utilizzando analizzatori di gas basati sul principio della spettroscopia a infrarossi e altri sistemi di misurazione del gas. Un analizzatore di gas medicale per la registrazione del contenuto di anidride carbonica nell'aria espirata è chiamato capnografo. Per misurare basse concentrazioni CO2(oltre al CO) nei gas di processo o nell'aria atmosferica, è possibile utilizzare il metodo gascromatografico con metanatore e registrazione con rilevatore a ionizzazione di fiamma.

Le fluttuazioni annuali della concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera del pianeta sono determinate principalmente dalla vegetazione delle medie latitudini (40-70°) dell'emisfero settentrionale. La vegetazione ai tropici è praticamente indipendente dalla stagione, la fascia desertica secca di 20-30° (in entrambi gli emisferi) dà un piccolo contributo al ciclo dell'anidride carbonica, e le fasce di terra più ricoperte di vegetazione si trovano asimmetricamente sulla Terra ( nell'emisfero australe c'è un oceano alle medie latitudini). Pertanto, da marzo a settembre, a causa della fotosintesi, il contenuto CO2 nell'atmosfera diminuisce, e da ottobre a febbraio aumenta. Il contributo alla crescita invernale viene sia dall'ossidazione del legno (respirazione eterotrofa delle piante, marciume, decomposizione dell'humus, incendi boschivi) sia dalla combustione dei combustibili fossili (carbone, petrolio, gas), che aumenta notevolmente in inverno. stagione invernale. Una grande quantità di anidride carbonica è disciolta nell'oceano. L’anidride carbonica costituisce una parte significativa delle atmosfere di alcuni pianeti sistema solare: Venere, Marte.

L'anidride carbonica non è tossica, ma a causa dell'effetto della sua maggiore concentrazione nell'aria sugli organismi viventi che respirano aria, è classificata come gas asfissiante (inglese) russo. Lievi aumenti della concentrazione fino al 2-4% all'interno portano lo sviluppo di sonnolenza e debolezza nelle persone. Sono considerate pericolose le concentrazioni intorno al 7-10%, alle quali si sviluppa soffocamento, che si manifesta con mal di testa, vertigini, perdita dell'udito e perdita di coscienza (sintomi simili a quelli del mal di montagna), a seconda della concentrazione, per un periodo di diversi minuti fino a un'ora. Quando viene inalata aria con elevate concentrazioni di gas, la morte avviene molto rapidamente per soffocamento. Sebbene, infatti, anche una concentrazione del 5-7% di CO2 non sia letale, già ad una concentrazione dello 0,1% (questo livello di anidride carbonica si osserva nell'aria delle megalopoli) le persone iniziano a sentirsi deboli e sonnolente. Ciò dimostra che anche ad alti livelli di ossigeno, elevate concentrazioni di CO2 hanno un impatto significativo sul benessere. L'inalazione di aria con una maggiore concentrazione di questo gas non porta a problemi di salute a lungo termine e, dopo aver rimosso la vittima dall'atmosfera inquinata, si verifica rapidamente il completo ripristino della salute.

È uguale a +4), chiamata anidride carbonica (altri nomi: anidride carbonica, anidride carbonica, anidride carbonica). Questa sostanza viene solitamente scritta con la formula molecolare CO2. Massa molareè pari a 44,01 g/mol. In apparenza, in condizioni normali, l'anidride carbonica è un gas incolore. A basse concentrazioni è inodore; a concentrazioni più elevate acquisisce un odore pungente e aspro.

Per questo sostanza chimica Esistono tre possibili stati di aggregazione, caratterizzati da significati diversi densità:

• solido (ghiaccio secco); alla pressione di 1 atm. e temperatura -78,5 °C - 1562 kg/m³;
• liquido (anidride carbonica); ad una pressione di 56 atm. e temperatura +20 °C - 770 kg/m³;
• gassoso; alla pressione di 1 atm. e temperatura 0 °C - 1.977 kg/m³.

Il punto di fusione dell'anidride carbonica è -78 °C, il punto di ebollizione è -57 °C. La sostanza si dissolve in acqua: a 25 °C e una pressione di 100 kPa la sua solubilità è 1,45 g/l.

L'anidride carbonica è un composto chimico naturale nella cui molecola gli atomi di ossigeno sono legati a un atomo di carbonio tramite un legame covalente. La molecola di anidride carbonica è lineare e centrosimmetrica. Entrambi i legami tra carbonio e due atomi di ossigeno sono equivalenti (sostanzialmente doppi). La molecola è simmetrica rispetto al suo centro, quindi non ha momento dipolare elettrico.

L'anidride carbonica è stata uno dei primi composti chimici gassosi a non essere più identificati con l'aria. Nel diciassettesimo secolo, il chimico fiammingo Jan Baptista van Helmont notò che quando bruciava carbone in un recipiente chiuso, la massa della cenere risultante era molto inferiore a quella dell'anidride carbonica ordinaria. Le proprietà dell'anidride carbonica furono studiate più attentamente nel 1750 dal medico scozzese Joseph Black.

L'anidride carbonica a pressione e temperatura standard si trova nell'atmosfera terrestre in una quantità pari a circa lo 0,04% in volume. Come parte del ciclo del carbonio, noto come fotosintesi, l’anidride carbonica viene assorbita da piante, alghe e cianobatteri. Di conseguenza, si formano acqua e carboidrati, ma questo processo avviene solo sotto l'influenza della luce. L'anidride carbonica viene prodotta anche dalla combustione del carbone o degli idrocarburi, dalla fermentazione dei liquidi e dall'esalazione dell'aria da parte dell'uomo e degli animali. Inoltre, viene emesso da vulcani, sorgenti termali e geyser.

L'anidride carbonica svolge un ruolo importante (assorbe ed emette radiazioni nella gamma degli infrarossi termici). Questo composto chimico è anche una delle principali fonti di diminuzione del pH dell'oceano: quando disciolto in acqua forma un debole acido carbonico: CO2 + H2O ↔ H2CO3, che non è in grado di dissociarsi completamente in ioni.

L'anidride carbonica non supporta la combustione o la respirazione. La scheggia accesa nella sua atmosfera si spegne. Gli animali e gli esseri umani soffocano ad alte concentrazioni di CO2. Alla concentrazione del 3% nell'aria, la respirazione accelera, al 10% si verifica perdita di coscienza e morte rapida e al 20% provoca paralisi istantanea.

L'anidride carbonica è un'anidride carbonica e quindi ha le proprietà di un ossido acido. In condizioni di laboratorio, si ottiene facendo reagire il gesso con acido cloridrico in CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O. Nell'industria, è prodotto dalla decomposizione termica del calcare o del gesso (meno comunemente magnesite o dolomite): CaCO3 → CaO + CO2. La produzione di anidride carbonica è un sottoprodotto della separazione a bassa temperatura dell'aria in azoto e ossigeno. Al giorno d'oggi vengono prodotti generatori speciali per produrre anidride carbonica dall'aria. Tali generatori vengono utilizzati per fornire CO2 alle serre al fine di creare un ambiente favorevole per le piante.

L’anidride carbonica è ampiamente utilizzata nelle industrie chimiche. Viene utilizzato per produrre soda, per sintetizzare gli acidi organici e per produrre bevande analcoliche. utilizzato come refrigerante, ad esempio, nella vinificazione. Viene creata un'atmosfera di anidride carbonica per prevenire la decomposizione dei prodotti alimentari, compresa l'uva, dopo la raccolta e prima dell'inizio della produzione del vino.

Per riempirlo viene effettuata la produzione di anidride carbonica o anidride carbonica liquefatta che viene utilizzata per spegnere gli incendi. Tuttavia, non possono estinguere una persona, poiché una parte significativa del flusso di CO2 liquida evapora, mentre la temperatura scende bruscamente (il che può causare congelamento) e la CO2 si trasforma in ghiaccio secco. L'anidride carbonica viene solitamente utilizzata per spegnere i cavi elettrici. Il meccanismo consiste nell'arrestare il flusso di ossigeno nell'aria verso la fonte dell'incendio.

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Non è adatto a sostenere la vita. È però di questo che le piante si “nutrono”, trasformandolo in sostanze organiche. Inoltre, è una sorta di "coperta" per la Terra. Se questo gas scomparisse improvvisamente dall’atmosfera, la Terra diventerebbe molto più fredda e la pioggia virtualmente scomparirebbe.

"Coperta della Terra"

(anidride carbonica, anidride carbonica, CO 2) si forma quando due elementi si combinano: carbonio e ossigeno. Si forma durante la combustione di carbone o composti di idrocarburi, durante la fermentazione di liquidi e anche come prodotto della respirazione di persone e animali. Si trova anche in piccole quantità nell'atmosfera, da dove viene assimilato dalle piante, che a loro volta producono ossigeno.

L'anidride carbonica è incolore e più pesante dell'aria. Gela a -78,5°C formando neve composta da anidride carbonica. In soluzione acquosa forma acido carbonico, ma non è sufficientemente stabile per essere facilmente isolato.

L'anidride carbonica è la coltre della Terra. Trasmette facilmente i raggi ultravioletti che riscaldano il nostro pianeta e riflette i raggi infrarossi emessi dalla sua superficie nello spazio. E se l’anidride carbonica dovesse improvvisamente scomparire dall’atmosfera, ciò influenzerebbe soprattutto il clima. Diventerà molto più fresco sulla Terra e la pioggia cadrà molto raramente. Non è difficile indovinare dove questo porterà alla fine.

È vero, una tale catastrofe non ci minaccia ancora. Al contrario. La combustione di sostanze organiche: petrolio, carbone, gas naturale, legno - aumenta gradualmente il contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera. Ciò significa che nel tempo dobbiamo aspettarci un riscaldamento e un’umidificazione significativi del clima terrestre. A proposito, i veterani credono che sia già notevolmente più caldo di quanto non fosse nei giorni della loro giovinezza...

Viene rilasciata anidride carbonica liquido a bassa temperatura, liquido ad alta pressione E gassoso. È ottenuto dai gas di scarico della produzione di ammoniaca e alcol, nonché dalla combustione di carburanti speciali e da altre industrie. L'anidride carbonica gassosa è un gas incolore e inodore ad una temperatura di 20 ° C e una pressione di 101,3 kPa (760 mm Hg), densità - 1,839 kg / m 3. L'anidride carbonica liquida è semplicemente un liquido incolore e inodore.

Non tossico e non esplosivo. A concentrazioni superiori al 5% (92 g/m3), l'anidride carbonica ha un effetto dannoso sulla salute umana: è più pesante dell'aria e può accumularsi in aree poco ventilate vicino al pavimento. Ciò riduce la frazione volumetrica di ossigeno nell'aria, che può causare carenza di ossigeno e soffocamento.

Produzione di anidride carbonica

Nell'industria si ottiene l'anidride carbonica gas del forno, da prodotti di decomposizione dei carbonati naturali(calcare, dolomite). La miscela di gas viene lavata con una soluzione di carbonato di potassio, che assorbe l'anidride carbonica trasformandosi in bicarbonato. Quando riscaldata, la soluzione di bicarbonato si decompone rilasciando anidride carbonica. A produzione industriale il gas viene pompato nelle bombole.

In condizioni di laboratorio si ottengono piccole quantità Interazione di carbonati e bicarbonati con acidi, ad esempio, marmo con acido cloridrico.

"Ghiaccio secco" e altre proprietà benefiche dell'anidride carbonica

L’anidride carbonica è ampiamente utilizzata nella pratica quotidiana. Per esempio, acqua frizzante con l'aggiunta di essenze aromatiche - una meravigliosa bevanda rinfrescante. IN Industria alimentare l'anidride carbonica viene utilizzata anche come conservante: è indicata sulla confezione sotto il codice E290, e anche come agente lievitante per l'impasto.

Estintori ad anidride carbonica utilizzato negli incendi. I biochimici lo hanno scoperto fertilizzazione... dell'aria con anidride carbonica molto rimedio efficace per aumentare la resa delle varie colture. Forse questo fertilizzante ha un unico, ma significativo inconveniente: può essere utilizzato solo nelle serre. Negli impianti che producono anidride carbonica, il gas liquefatto viene confezionato in bombole di acciaio e inviato ai consumatori. Se apri la valvola, la neve esce con un sibilo. Che tipo di miracolo?

Tutto è spiegato semplicemente. Il lavoro impiegato per comprimere il gas è significativamente inferiore a quello necessario per espanderlo. E per compensare in qualche modo il deficit risultante, l'anidride carbonica si raffredda bruscamente, trasformandosi in "ghiaccio secco". È ampiamente usato per la conservazione e la conservazione degli alimenti ghiaccio normale presenta vantaggi significativi: in primo luogo, la sua “capacità di raffreddamento” è doppia per unità di peso; in secondo luogo, evapora senza lasciare traccia.

L'anidride carbonica viene utilizzata come mezzo attivo in saldatura a filo, poiché alla temperatura dell'arco l'anidride carbonica si decompone in monossido di carbonio CO e ossigeno, che a sua volta interagisce con il metallo liquido ossidandolo.

Viene utilizzata l'anidride carbonica nelle lattine pistole ad aria compressa e come fonte di energia per i motori nel modellismo aeronautico.