Отримати вуглекислий газ формули. Вуглекислий газ: властивості, одержання, застосування

Людський мозоквлаштований в такий спосіб, що він сприймає навколишню реальність певними категоріями. Дані категорії (або патерни), як правило, закладаються в ранньому дитинствіі щеплюються дитині батьками, відбиваючи їхню власну думку, тобто вони передаються у спадок.

Принцип роботи мозку такий, що зіткнувшись з якоюсь подією, він за умовчанням вибирає вже знайому йому категорію, проектує її на ситуацію і автоматично трактує ймовірний розвиток подій, проводячи паралелі з тим, з чим доводилося йому стикатися раніше. Тому шаблони, штампи та стереотипи – це не погано, а лише нормальна робота мозку, який чесно виконує свою роботу. Він пристосовується до довкілля.

Процес накладення тих самих категорій на більш-менш подібні ситуаціїпризводить до того, що в людини формується усталене ставлення до подій певне сприйняття, світогляд. Ця думка стає опорою роботи мозку, його "хребтом". І придбавши собі такий стрижень, виявляти гнучкість стає дедалі складніше.

Але як реагує людина зі сприйняттям, якщо ситуація починає розвиватися нестандартно? Починається системний збій, званий когнітивним дисонансом. Спочатку мозок відмовляється вірити, що відбувається, трактуючи подію як помилку і підшукуючи зручне логічне пояснення, чому все склалося так, як склалося. А потім починає вибудовувати "паралельну реальність" – відбувається спотворення сприйняття.

Якщо людина, яку ми дуже хочемо вважати другом, скаже, що збирається вбити нас, ми їй не повіримо, хоча всі слова будуть вимовлені прямим текстом. Мозок піднесе купу можливих варіантівчому "друг" повівся таким чином.

Це ж якась помилка! Такого не може бути! Можливо, його неправильно зрозуміли. Або змусили повестися таким чином, наприклад, погрозами. Він же каже не те, що насправді думає. Ми ж знаємо, що його справжні наміри мирні. А може, він був у поганому настрої чи неважливо почувався. Ну, перебільшив трохи, з ким не буває. Або образився на щось. Отже ми щось зробили не так. Потрібно зробити щось, щоб він нас пробачив. І так далі.

Спотворення сприйняття поширене набагато ширше, ніж ми думаємо. І часом люди, щиро і беззавітно вірять у якісь ідеали, навіть не розуміють, що живуть у паралельної реальності. Ну і що, що їхні наївні спроби вплинути на те, над чим вони не мають ніякого контролю, постійно провалюються? Це не привід опускати руки.

Як собі зізнатися, що все життя прожите в омані? Мозок налаштований таким чином, щоб охороняти психіку, тому він буде чіплятися до останнього, підбере будь-які навіть найдикіші пояснення подій, що складаються, замість того, щоб просто дати зрозуміти людині - її сприйняття, що склалося, неадекватно.

Ось так і буває, що одні й ті ж події можуть отримувати докорінно відмінне трактування. Докладніше про це написав на "Смузі". Читайте

Цілі:

• Розширити уявлення про історії відкриття, властивості та практичне застосування вуглекислого газу
• Ознайомити учнів із лабораторними способами отримання вуглекислого газу.
• Продовжити формування експериментальних навичок учнів.

Використовувані прийоми:"вірні та невірні твердження", "зігзаг-1", кластери.

Лабораторне обладнання:лабораторний штатив, прилад для отримання газів, склянку на 50 мл, шматочки мармуру, соляну кислоту (1:2), вапняну воду, затискач Мора.

I. Стадія виклику

На стадії виклику використовується прийом "вірні та неправильні твердження".

ІІ. Стадія осмислення

1. Організація діяльності у робочих групах, учасники яких отримують тексти на п'ять основних тем “зигзага”:

1. Історія відкриття вуглекислого газу
2. Вуглекислий газв природі
3. Одержання вуглекислого газу
4. Властивості вуглекислого газу
5. Практичне застосуванняВуглекислий газ

Йде первісне ознайомлення з текстом, первинне читання.

2. Робота в експертних групах.

В експертні групи об'єднуються "фахівці" з окремих питань. Їх завдання – уважне читання тексту, виділення ключових фраз та нових понять або використання кластерів та різних схемдля графічного зображення змісту тексту (робота ведеться індивідуально).

3. Відбір матеріалу, його структурування та доповнення (групова робота)

4. Підготовка до трансляції тексту у робочих групах

• 1-я групаекспертів складає опорний конспект "Історія відкриття вуглекислого газу"
• 2-я групаекспертів складає схему поширення вуглекислого газу у природі
• 3-я групаекспертів складає схему отримання вуглекислого газу та малюнок установки для його отримання
• 4-я групаекспертів складає класифікацію властивостей вуглекислого газу
• 5-а групаекспертів складає схему практичного застосування вуглекислого газу

5. Підготовка до презентації (плакат)

ІІІ. Стадія рефлексії

Повернення до робочих груп

1. Трансляція групи тем 1–5 послідовно. Збір установки для одержання вуглекислого газу. Одержання вуглекислого газу та дослідження його властивостей.
2. Обговорення результатів експерименту.
3. Презентація окремих тем.
4. Повернення до “вірних та невірних тверджень”. Перевірка своїх початкових припущень. Розміщення нових значків.

Це може виглядати так:

Тексти з п'яти основних тем "зигзагу"

1. Історія відкриття вуглекислого газу

Вуглекислий газ був першим між усіма іншими газами протиставлений повітрі під назвою "дикого газу" алхіміком XVI ст. Вант Гельмонт.

Відкриттям СО 2 було покладено початок нової галузі хімії – пневматохімії (хімії газів).

Шотландський хімік Джозеф Блек (1728 - 1799 р.р.) в 1754 встановив, що вапняний мінерал мармур (карбонат кальцію) при нагріванні розкладається з виділенням газу і утворює негашене вапно (оксид кальцію):

CaCO 3 CaO + CO 2
карбонат кальцію оксид кальцію вуглекислий газ

Виділяється газ можна було знову з'єднати з оксидом кальцію і знову отримати карбонат кальцію:

CaO + CO 2 CaCO 3
оксид кальцію вуглекислий газ карбонат кальцію

Цей газ був ідентичний відкритому Ван Гельмонтом "дикому газу", але Блек дав йому нову назву - "пов'язане повітря" - так як цей газ можна було зв'язати і знову отримати тверду субстанцію, а також він мав здатність притягуватися вапняною водою (гідроксидом кальцію) і викликати її помутніння:

вуглекислий газ гідроксид кальцію карбонат кальцію вода

Кілька років по тому Кавендіш виявив ще два характерні фізичні властивостівуглекислого газу – його високу щільність та значну розчинність у воді.

2. Вуглекислий газ у природі

Вміст вуглекислого газу в атмосфері відносно невеликий, всього 0,04-0,03% (за обсягом). CO 2 , зосереджений у атмосфері, має масу 2200 мільярдів тонн.
У 60 разів більше вуглекислого газу міститься у розчиненому вигляді у морях та океанах.
Протягом кожного року з атмосфери витягується приблизно 1/50 частина всього CO 2, що міститься в ній, рослинним покривом земної кулі в процесі фотосинтезу, що перетворює мінеральні речовини в органічні.
Основна маса вуглекислого газу в природі утворюється внаслідок різних процесів розкладання органічних речовин. Вуглекислий газ виділяється при диханні рослин, тварин, мікроорганізмів. Безперервно збільшується кількість вуглекислого газу, що виділяється різними виробництвами. Вуглекислий газ міститься у складі вулканічних газів, виділяється і з землі у вулканічних місцевостях. Кілька століть функціонує як постійно діючий генератор CO 2 "Собача печера" поблизу міста Неаполя в Італії. Вона відома тим, що собаки в ній не можуть бути, а людина може там перебувати в нормальному стані. Справа в тому, що в цій печері вуглекислий газ виділяється із землі, а оскільки він в 1,5 рази важчий за повітря, то розташовується внизу, приблизно на висоті зростання собаки (0,5 м). У такому повітрі, де вуглекислого газу 14% собаки (і інші тварини, зрозуміло) дихати не можуть, але доросла доросла людина не відчуває надлишку вуглекислого газу в цій печері. Такі ж печери існують у Єллоустонському національному парку (США).
Природні джерела вуглекислого газу називають мофетами. Мофети характерні для останньої, пізньої стадії згасання вулканів, в якій знаходиться, зокрема, знаменитий вулкан Ельбрус. Тому там спостерігаються численні виходи гарячих джерел, що пробиваються крізь сніги і криги, насичених вуглекислим газом.
Поза земною кулею оксид вуглецю (IV) виявлено атмосферах Марса і Венери – планетах “земного типу”.

3. Одержання вуглекислого газу

У промисловості вуглекислий газ виходить головним чином як побічний продукт випалу вапняку спиртового бродіння та ін.
У хімічних лабораторіях або користуються готовими балонами з рідким вуглекислим газом, або одержують CO 2 в апаратах Кіппа або приладі для отримання газів дією соляної кислоти на шматки мармуру:

CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O
карбонат кальцію соляна кислота хлорид кальцію вуглекислий газ вода

Користуватися сірчаною кислотою замість соляної при цьому не можна, тому що замість розчинного у воді хлориду кальцію виходив би гіпс – сульфат кальцію (CaSO 4) – сіль, малорозчинна у воді. Відкладаючись на шматках мармуру, гіпс дуже ускладнює доступ до них кислоти і тим самим дуже сповільнює перебіг реакції.
Для отримання вуглекислого газу:

1. Закріпіть у лапці лабораторного штатива прилад для отримання газів
2. Вийміть із пробірки з відростком пробку з лійкою
3. Помістіть у насадку 2–3 шматочки мармуру завбільшки? горошини
4. Вставте пробку з лійкою в пробірку знову. Відкрийте затискач
5. Прилийте у вирву (обережно!) соляну кислоту(1:2) так, щоб кислота злегка покривала мармур
6. Наповніть оксидом вуглецю (IV) хімічну склянку та закрийте затискач.

4. Властивості вуглекислого газу

CO 2 - це безбарвний газ, не має запаху, важче повітря в 1,5 рази, важко змішується з ним (за висловом Д.І. Менделєєва, "тоне" в повітрі), що можна довести наступним досвідом: над склянкою, в якому закріплена свічка, що горить, перекидають склянку, наповнену вуглекислим газом. Свічка миттєво гасне.
Оксид вуглецю (IV) має кислотні властивості і при розчиненні цього газу у воді утворюється вугільна кислота. При пропущенні CO 2 через підфарбовану лакмусом воду можна спостерігати зміну кольору індикатора з фіолетового на червоний.
Хороша розчинність вуглекислого газу у воді унеможливлює збирання його методом "витіснення води".
Якісною реакцією на вміст вуглекислого газу в повітрі є пропускання газу через розведений розчин гідроксиду кальцію (вапняну воду). Вуглекислий газ викликає утворення у цьому розчині нерозчинного карбонату кальцію, внаслідок чого розчин стає каламутним:

CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O
вуглекислий газ гідроксид кальцію карбонат кальцію вода

При додаванні надлишкової кількості CO2 каламутний розчин знову стає прозорим через перетворення нерозчинного карбонату на розчинний гідрокарбонат кальцію:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3) 2
карбонат кальцію вода вуглекислий газ гідрокарбонат кальцію

5. Практичне застосування вуглекислого газу

Пресований твердий вуглекислий газ отримав назву "сухого льоду".
Твердий CO 2 швидше схожий на спресований щільний сніг, що по твердості нагадує крейду. Температура “сухого льоду” –78 про З. Сухий лід, на відміну водяного льоду, щільний. Він тоне у воді, різко охолоджуючи її. Гарячий бензин можна швидко згасити, кинувши в полум'я кілька шматочків сухого льоду.
Головне застосування сухого льоду – зберігання та перевезення продуктів харчування: риби, м'яса, морозива та ін.
Сухим льодом випробовують у лабораторіях деталі, прилади, механізми, які служитимуть за умов знижених температур. За допомогою сухого льоду відчувають морозостійкість гумових покришок автомобілів.
Вуглекислий газ застосовують для газування фруктових та мінеральних вод, а медицині – для вуглекислотних ванн.
Рідкий вуглекислий газ використовують у вуглекислотних вогнегасниках, вогнегасних системах літаків та кораблів та в пожежних вуглекислотних машинах. Він особливо ефективний у тих випадках, коли вода непридатна, наприклад, при гасінні вогненебезпечних рідин, що загорілися, або за наявності в приміщенні невимкненої електропроводки або унікального обладнання, яке від води може постраждати.
У багатьох випадках CO 2 використовують не готовому вигляді, а отримують в процесі використання, наприклад, хлібопекарських порошків, що містять суміш бікарбонату натрію з кислим виннокислим калієм. При змішуванні таких порошків із тестом солі розчиняються і виникає реакція із виділенням CO 2 . В результаті тісто сходить, наповнюючись бульбашками вуглекислого газу, і випечений продукт виходить м'яким і смачним.

Література

1. Зміна // Міжнародний журналпро розвиток мислення через читання та письмо. - 2000. - № № 1, 2.
2. Сучасний студенту полі інформації та комунікації: Навчально-методичний посібник. - СПб.: PETROC, 2000.
3. Загашев І.О., Заїр-Бек С.І.Критичне мислення: розробка. - СПб.: Видавництво "Альянс "Дельта", 2003.

Вуглекислий газ або діоксид вуглецю (СО 2) життєво необхідний рослинам. Вуглець рослини отримують саме з СО 2 в ході процесу фотосинтезу, А атоми вуглецю є основним будівельним матеріалом для органічних молекул. І акваріумні рослини тут не є винятком. При дефіциті вуглекислого газу їм просто нема з чого будувати свої тканини, що сильно сповільнить або зовсім припинить їх зростання. З іншого боку, при надлишку діоксиду вуглецю у воді акваріума, риби починають задихатися навіть тоді, коли вміст у ній кисню велике. Відбувається це через два дуже неприємні ефекти: Бора і Рута, які обумовлені зміною властивостей риб'ячого гемоглобіну при високому вмісті вуглекислого газу. Отже акваріуміст, якщо тільки він хоче милуватися живими, а не пластмасовими рослинами та рибками, повинен уміти підтримувати концентрацію СО 2 у воді свого акваріума в оптимальному діапазоні – такому, щоб рослини могли добре рости, а риби нормально дихати. Про те, як це зробити буде розказано у цій статті.

Для тих, хто не хоче вникати у суть справи, а хоче одразу отримати відповідь: оптимальний вміст вуглекислого газу у воді акваріума становить 15 - 20 мг/л. А скільки 2 розчинено у воді Вашого акваріума можна розрахувати за величинами і - КН. Щоб нічого самому не рахувати, а тільки підставити певні за допомогою тестів значення рН і КН у потрібні вікна і отримати відповідь, скористайтесь .
А чи треба взагалі акваріуміст щось вимірювати і потім щось розраховувати? Чи так уже необхідно "перевіряти алгеброю гармонію"? Адже все у природі здатне до саморегуляції. Акваріум - це теж по суті маленький "шматочок" природи і природна гармонія може встановиться в ньому сама собою. В акваріумі нормальних (класичних) пропорцій із достатньою, але не надмірною кількістю риб, виникає природним шляхом. Щоб воно залишалося стійким, треба не регулярно і не рідше, ніж раз на тиждень приблизно п'яту частину об'єму води. І це справді забезпечить стабільний біобаланс. У такому акваріумі риби в ході своєї життєдіяльності виділятимуть стільки вуглекислого газу, аміаку та інших речовин, скільки потрібно для того, щоб рослини отримували необхідне мінеральне харчування та не бідували. У свою чергу, добре почуваються рослини забезпечать риб достатньою кількістю кисню. Починаючи з останньої чверті IXX століття (з часів Н.Ф. Золотницького) і протягом більшої частини XX століття такі акваріуми були майже у всіх акваріумістів і все в них було добре. А що таке багато хто з них взагалі не знав...Сучасна акваріумістика без використання засобів визначення параметрів акваріумної води (без тестів) просто немислима.
Що змінилося? Технічні можливості! За допомогою спеціального обладнання ми стали дурити природу. У маленькій скляній коробочці, яку по суті являє собою типовий кімнатний акваріум (а навіть солідний для кімнатного водоймища об'єм в 200-300 л порівняно з природною водоймою дуже малий) з'явилася можливість утримувати таку кількість живих організмів, яка не порівнянна з природними ресурсами в ній. наявними. Взяти бодай кисень: як природним шляхом заповнюються його запаси у воді? Про фотосинтез ми вже згадали, але це вдень, а вночі? Без перемішування або аерації води за допомогою технічних пристроїв, заповнення запасів кисню у воді відбувається дуже повільно. Так у абсолютно нерухомій воді акваріума біля самої його поверхні - на глибині 0.5-1 мм - кількість кисню може бути вдвічі більшою, ніж на глибині лише кількох сантиметрів. Перехід кисню з повітря у воду сам собою відбувається вкрай неспішно. За обчисленнями деяких дослідників, молекула кисню в силу однієї лише дифузії за добу може заглибитись не більше ніж на 2 см! Тому без помп та аераторів, яких у стародавні часи не було, акваріумісту було просто неможливо заселити акваріум "зайвими" рибами - вони б задихнулися. Сучасне обладнання дозволяє містити немислиму за колишніми часами кількість риб, а яскраві лампи дуже щільно засадити акваріум і навіть покрити все його дно почвопокровными рослинами!

Фото 1 Це фрагмент дна сучасного акваріума. Воно щільно засаджене ґрунтопокривними рослинами: глоссостигмою (Glossostigma elatinoides), яванським мохом (Vesicularia dubyana) та річкою (Riccia fluitans). Остання зазвичай плаває біля поверхні, але можна досягти того (і тут це реалізовано), щоб вона росла на дні. Для цього акваріум потрібно яскраво освітлювати та подавати у воду вуглекислий газ - СО 2. Креветка Амано теж не випадково потрапила в кадр, треба ж кому акуратно і дбайливо вибирати залишки корму з гущавини рогівок.

Але не можна забувати, що ошукана природа з тієї самої миті, як ми живими організмами нізащо більше не відповідає! Стійка життєздатність такої системи тепер не гарантована. За те екологічне свавілля, яке акваріуміст влаштував у своєму акваріумі, у відповіді буде він і тільки він. Навіть незначна його помилка призведе до екологічної катастрофи. А щоб не помилятися треба знати чого потребують рослини та риби і які гідрохімічні параметри води їм підходять. Вчасно контролюючи , рН, КН, вміст у воді , , іонів калію і заліза можна оперативно втручатися у роботу перенаселеної і тому нестабільної системи, забезпечуючи її відсутніми ресурсами і видаляючи надлишкові відходи, які акваріумний " біоценоз " не здатний утилізувати.Одним з таких найважливіших і необхідних для акваріума з живими рослинами ресурсів є вуглекислий газ-СО2.

Фото 2 Знімок зроблено на . Це вид акваріума позаду. Штучне заднє тло тут не передбачено. Його створять рослини, надзвичайно щільно висаджені вздовж задньої стінки. Для того, щоб вони могли рости не "задушивши" один одного, використано відразу кілька хитрощів, заснованих на акваріумних. високих технологіях. Це спеціальний багатошаровий грунт, що не закисає, багатий доступними для рослин мінеральними речовинами, дуже яскраве джерело світла зі спеціально підібраним спектром, і звичайно ж пристрій, що збагачує воду 2: балон з редуктором, лічильник бульбашок, розпилювач вуглекислого газу (реактор) - все вироблено фірмою ADA.

Фото 3 Частина системи, що збагачує воду акваріума СО 2 крупним планом. Зовні кріпиться пристрій, що дозволяє візуально контролювати подачу газу в акваріум - лічильник бульбашок. Усередині розташований дифузор. Для наочності, організатори семінару пустили газ дуже сильно і від дифузора піднімається цілий стовп бульбашок. Стільки вуглекислого газу акваріумним рослинам не треба. У режимі нормальної роботи газу подається набагато менше. Таким чином, буйна рослинність у "природному" акваріумі Такасі Амано не росте сама по собі - для цього потрібно спеціальне обладнання. Тож не такий вже цей акваріум "природний", він скоріше техногенний!

В атмосфері землі СО2 дуже небагато – всього 0.038%. У сухому атмосферному повітрі при стандартному барометричному тиску (760 мм. рт. ст.) його парціальний тискскладає лише 0.23 мм. рт. ст. (0,038% від 760). Але й цієї дуже незначної кількості цілком достатньо, щоб вуглекислий газ важливим для акваріуміста чином визначив свою присутність. Наприклад, дистильована або добре знесолена вода, постоявши у відкритій тарі достатній час для того, щоб в ній розчинилися і прийшли в рівновагу з атмосферним повітрямгази із суміші яких це повітря складається, стане злегка кислою. Це станеться тому, що в ній розчиниться вуглекислий газ.
При зазначеному вище парціальному тиску вуглекислого газу концентрація у воді може досягти 0.6 мг в л, що призведе до зниження рН до значень близьких до 5.6. Чому? Справа в тому, що деякі молекули вуглекислого газу (не більше 0.6%, але і цього достатньо для падіння рН) взаємодіють із молекулами води з утворенням вугільної кислоти:

2 + H 2 O<->H 2 CO 3

Вугільна кислота дисоціює на іон водню та гідрокарбонатний іон:

H 2 CO 3<->H++ HCO 3 -

Саме тому і відбувається підкислення дистильованої води. Якраз і відображає вміст іонів водню у воді. Це негативний логарифм їхньої концентрації.
У природі так само. Тому навіть в екологічно чистих регіонах, де в дощовій воді немає сірчаної та азотної кислот, вона все одно трохи кисла. Проходячи потім через ґрунт, де вміст вуглекислого газу у багато разів вищий, ніж в атмосфері, вода ще більше їм насичується. Взаємодіючи потім з породами, що містять вапняк, така вода переводить малорозчинний карбонат кальцію добре розчинний гідрокарбонат:

CaCO 3 + H 2 O + СО 2<->Ca(HCO 3) 2

Ця реакція оборотна. Вона може бути зміщена праворуч або ліворуч залежно від концентрації вуглекислого газу. Якщо вміст 2 досить тривалий час залишається стабільним, то в такій воді встановлюється вуглекислотно-вапняна рівновага: нових гідрокарбонатних іонів не утворюється
Вуглекислотно-вапняна рівновага може складатися при різних значеннях рН, причому співвідношення концентрацій наявних у воді іонівCO 3 2- ,HCO 3 -та вільного вуглекислого газу (2)залежатиме від рН водного розчину (у нашому випадку від рН води в акваріумі)та температури. Ця залежність від водневого показника за температури 25 про З представлена ​​на Рис. 1.

Рис. Співвідношення CO 3 2- ,СО 2іHCO 3 -при температурі 25 о С. Видно, що вуглекислий газ як такий (вільна вуглекислота, або СО 2) може бути у воді тільки в тому випадку, якщо рН<8,4 , а при значеннях рН, менших за величину 4,3 вся розчинена у воді вуглекислота передставлена ​​лише вільним вуглекислим газом. При рН>8,4 вільної вуглекислоти у воді немає.Гідрокарбонатний іон (напівзв'язана вуглекислота) присутній у воді зі значенням показника рН, більшим ніж 4,3, при рН=8,4 вся вуглекислота знаходиться у напівпов'язаній формі ( HCO 3 -). При рН>8,4 воді з'являються іони CO 3 2-(пов'язана вуглекислота), концентрація яких зростає разом із збільшенням показника рН За матеріалами

Якщо до рівноважної системи додавати вуглекислий газ, то углекислотно-вапняна рівновагабуде порушено, що призведе до розчинення карбонатів кальцію та магнію. Стосовно умов акваріума, це означає, що почнуть розчинятися раковини у равликів, а також вапняні ґрунти, каміння та декорації - у таких випадках акваріумісти кажуть - ґрунт "". Трохи забігаючи вперед, зазначу що грунти, що "фонять", і декор непридатні для акваріумів з додатковою подачею у воду СО 2 . А чому так, буде пояснено нижче.

Е якщо тим чи іншим способом прибрати 2 з рівноважної системи, то з розчину, що містить гідрокарбонати, випаде у вигляді осаду карбонат кальцію. Так відбувається, наприклад, при кип'ятінні води (це відомий спосібзниження карбонатної жорсткості, тобто концентрації у воді Ca(HCO 3) 2і Mg(HCO 3) 2. Цей же процес спостерігається і при простому відстоюванні артезіанської води, яка під землею знаходилася при підвищеному тиску і там розчинилося багато СО 2 . Подібно до газування у відкритій пляшці, опинившись на поверхні, ця вода віддає зайвий вуглекислий газ до тих пір, поки його концентрація не буде відповідати парціальному тиску 2 в навколишньому повітрі. При цьому в ній може з'явитися білувата каламутня, що складається з частинок вапняку - СаСО 3 . Точно за таким же принципом утворюються сталактити і сталагміти: сочащаяся з підземних пластіввода звільняється від зайвого вуглекислого газу та одночасно від карбонатів кальцію та магнію, які осаджуються, збільшуючи сталактит у розмірах. І, по суті, ця ж реакція відбувається на листі багатьох акваріумних рослин, коли вони активно фотосинтезують на яскравому світлі, поглинають весь вуглекислий газ, розчинений у воді акваріума. Ось тут їх листя починає "сивіти", так як вони покриваються осадом з карбонату кальцію (подивитися, як це виглядає можна в ). Але якщо з води вилучено весь вуглекислий газ, то й вугільної кислоти в ній більше немає. Якщо у воді відсутні у значній кількості інші кислоти, показник рН повинен піднятися. Що відбувається. Активно фотосинтезуючі рослини, споживши весь СО2, що був у воді, можуть підняти рН акваріумної води до 8,4. За такого показника активної реакції води в ній вже немає вільних молекул вуглекислого газу та вугільної кислоти, тому рослини для того, щоб продовжувати фотосинтезувати, змушені займатися видобутком діоксиду вуглецю з гідрокарбонатів.Однак це вміють робити не всі види акваріумних рослин, хоча вміє багато хто.

Ca(HCO 3) 2 -> СО 2 ( поглинається рослиною) + CaCO 3 + H 2 O

Як правило, вони не можуть помітно підняти рН ще вище, тому що подальше зростання цього показника сильно погіршує функціональний стан самих рослин: фотосинтез, а отже вилучення СО 2 з води акваріума сповільнюється, і вуглекислий газ, що знаходиться в повітрі, розчиняючись у воді, стабілізує рН . Акваріумні рослини, таким чином, можуть буквально душити один одного. Виграють ті види, що краще витягують діоксид вуглецю з гідрокарбонатів, а страждають не вміють це робити, наприклад ротали, цвинтарі та апоногетони. Саме ці рослини вважаються у акваріумістів найніжнішими.

Фото 4 Водні рослини в цьому акваріумі не в кращому стані. Довгий час він існував в умовах гострого дефіциту вуглекислого газу, потім було організовано його подання. Результати очевидні. Свіжа зелень маківок говорить сама за себе. Особливо сильно ефект подачі 2 помітний на роталах (Rotala macrandra). Позбавлені вільного діоксиду вуглецю, вони майже загинули, про що свідчать оголені ділянки стебел, але ожили і дали гарне червоне листя, що дуже швидко виросло вже під час подачі вуглекислого газу.

Ті рослини, що можуть витягувати 2 з гідрокарбонатів більш живучі. До таких відносять рдести, валіснерію, ехінодоруси, наяс, роголістник. Однак густі зарості елодеї здатні їх задушити. І все тому, що елодея може ще ефективніше видобувати пов'язаний у гідрокарбонатах вуглекислий газ:

Ca(HCO 3) 2 -> 2СО 2 ( поглинається рослиною) + Ca(OH) 2

Е той процес може призвести до небезпечного не тільки для інших рослин, але і для переважної більшості акваріумних риб зростання значення рН акваріумної води до 10.
В акваріумній воді з високими значеннями рН неможливе вирощування цілого ряду рослин, та й дуже багатьом видам акваріумних риб лужна водавиразно не подобається: в ній вони можуть захворіти і на бранхіомікоз. Є навіть особливе незаразне захворювання риб, яке викликається лужною водою. Особливо згубними є різкі добові коливання значення рН, що відбуваються при яскравому освітленні та спричинені активністю рослин, що видобувають вуглекислий газ із гідрокарбонатів.
Чи можна виправити положення, посиливши аерацію акваріума, для того, що завдяки високій розчинності вуглекислого газу вода акваріума збагатиться СО 2 ? Дійсно, при нормальному атмосферному тиску та температурі 20°С в одному літрі води могло б розчинитися 1.7 г вуглекислоти. Але це сталося б тільки в тому випадку, якби газова фаза, з якою стикалася ця вода, повністю складалася б із СО 2, тобто парціальний тиск вуглекислого газу становив би всі 760 мм ртутного стовпа. А при контакті з атмосферним повітрям, в якому міститься всього 0.038% 2 , в 1 л води може перейти з цього повітря лише 0.6 мг – це і є рівноважна концентрація, що відповідає парціальному тиску вуглекислого газу в атмосфері на рівні моря Якщо концентрація СО 2 в акваріумній воді нижче, аерація дійсно її підніме до 0.6 мг/л, але не більше!Однак, зазвичай вміст вуглекислого газу у воді акваріума все ж вище зазначеної величини і аерація призведе лише до втрати СО 2 .
Проблему дефіциту вуглекислого газу можна вирішити шляхом подачі його в акваріум, тим паче, що це зовсім не складно. У цій справі можна обійтися навіть без дорогого фірмового обладнання, а просто скористатися процесами спиртового бродіння в цукровому розчині з дріжджами та деякими іншими вкрай нехитрими пристроями.
Тут, однак, треба усвідомлювати, що цим ми обманюємо природу ще раз. Бездумне насичення води акваріума вуглекислим газом ні до чого хорошого не спричинить. Так можна швидко вморити риб, та був і рослини. Процес подачі вуглекислоти має бути під строгим контролем. Встановлено, що для риб концентрація 2 у воді акваріума не повинна перевищувати 30 мг/л. А в низці випадків цю величину слід зменшити хоча б ще на третину. Згадаймо, що коливання величини рН для риб та рослин шкідливі, а сильне подання вуглекислого газу швидко закисляє воду.
Як оцінити вміст СО 2 і домогтися того, щоб при подачі цього газу в акваріум значення рН коливалися незначно і залишалися в прийнятному для риб і для рослин діапазоні? Тут нам не обійтися без формул і математичних розрахунків: гідрохімія акваріумної води, на жаль, тема досить "суха".
Взаємозв'язок між концентраціями у воді прісноводного акваріуму вуглекислого газу, іонів водню та гідрокарбонатних іонів у діапазоні значень рН від 5 до 8,4 відображає рівнянняХендерсона-Хасельбаха, яке стосовно нашого випадку матиме вигляд:

/ = K1 (1)

Де К1 - константа дисоціації вугільної кислоти, що здається, по першому ступені, що враховує рівновагу іонів з усією кількістю вуглекислого газу у воді - загальною аналітично обумовленою вуглекислотою (тобто, як просто розчиненими молекулами СО 2 , так і гідратованими молекулами у формі вугільної кислоти - Н 2 СО 3). Для температури 25 ° С ця константа дорівнює 4.45 * 10 -7. Квадратні дужки позначають.
Перетворення формули дає:

(2)

Величини рН можна дізнатися за допомогою стандартних акваріумних тестів на рН і КН.в акваріумній воді визначає тест на карбонатну твердість: КН-тест. Слід зазначити, що слово "жорсткість" у його назві - лише данина традиції. До визначення концентрацій іонів кальцію та магнію він прямого відношенняне має. Насправді КН-тест визначає лужністьводи (докладніше про це розказано в ). У звичайному акваріумі, якщо у воду не додавали буферні розчини типу КН+ і рН+ та гумати, основний внесок у лужність роблять самегідрокарбонатні іони, тому КН-тест цілком підходить для наших цілей. Єдина незручність його використання пов'язана з необхідністю перераховувати градуси, в яких він видає результат, молярні концентрації(М), що, втім, зовсім не складно. Для цього достатньо величину карбонатної жорсткостіу градусах , одержану після виконання процедури тестування, розділити на 2.804. Концентрацію іонів водню, виражену у величині показника рН, також треба перевести в М, для цього треба звести 10 в ступінь, рівну величинірН із негативним знаком:

Для перекладу розрахованої за формулою (2) величини з М мг/л СО 2треба помножити її на 44 000.
Не можна забувати, що за допомогою рівняння Хендерсона-Хассельбаха можна розрахувати концентрацію загальної аналітично визначається вуглекислоти в акваріумі в тому випадку, якщо для стабілізації рН акваріуміст не використовував спеціальних реактивів та вміст гумінових та інших органічних кислоту його акваріумі помірне(З достатнім для любителя ступенем точності про це можна судити за кольором акваріумної води: якщо вона не схожа на "Амазонії", тобто безбарвна або забарвлена ​​тільки трохи - значить їх там небагато).
Ті, хто на короткій нозі з комп'ютером, зокрема з електронними таблицями Exel можуть на основі наведеної вище формули і величини К1 скласти докладні таблиці, що відображають вміст вуглекислоти в залежності від карбонатної жорсткості і рН. Ми ж наведемо скорочений, але, сподіваємося, корисний для акваріумістів-аматорів варіант такої таблиці і , що дозволяє автоматично розрахувати вміст вуглекислого газу у воді:

Мінімальні значення рН води в акваріумі для заданої карбонатної жорсткості, при яких вміст вуглекислого газу ще не є небезпечним для риб ( червоні цифри у стовпцях), і максимально допустимі величини рН при яких рослини, що не вміють видобувати СО 2 з гідрокарбонатів, хоча і повільно, але ще зростають ( зелені цифри у стовпцях). Для 25°С.

Якщо Ви вирішили подавати вуглекислий газ, скористайтеся цією таблицею для визначення оптимального значеннярН. Виберіть стовпець,відповіднийкарбонатної жорсткості води вВаш акваріум.Відрегулюйте надходження 2 так, щоб величина рН потрапляла в інтервал між червоними і зеленими цифрами. Наприклад, якщо КН в акваріумі дорівнює 4, то інтервалдупустимих значень рН складе 6,7 - 7,3 . При рН = 6,7 концентрація вуглекислого газу у воді буде близько 28 мг/л – це майже гранична величина для рибок та дуже комфортна для рослин. Якщо концентрацію СО 2 ще трохи збільшити (значення рН при цьому поменшає, ніж "червона" цифра), то рибки можуть загинути. При рН=7,3 рибкам, навіть ніжним, не загрожує отруїтися вуглекислим газом, оскільки його вмістбуде для них абсолютно безпечним: лише близько 7 мг/л. Цієї концентрації достатньо і для виживання рослин, проте бурхливого зростання вони не демонструватимуть. А ось при значеннях показника рН із середини інтервалу допустимих значень, наприклад при 6,9 (концентрація СО2 буде при цьому приблизно 17 мг/л), відмінно почуватимуться і риби, і рослини. Підтримувати такі значення таки треба прагнути. Для цього зменшуютьподачу СО 2 якщо величина рН прагне до нижньої межі і збільшуютьякщо вона наближається до верхньої .В ході світлового дняактивна реакція води зазвичай поступово змінюється, так як кількість вуглекислого газу, що подається, рідко точно відповідає потребам рослин: концентрація газу або повільно зростає, або падає. Вихідне налаштування на середину інтервалу сприятиме тому, щоб величина рН не вискочила за його межі. Якщо подання СО 2 регулюється рН-контролером, що автоматично перекриває подачу вуглекислого газу при зниженні рН до заздалегідь заданого рівня, цей рівень повинен бути виставлений так, щоб він не був нижче допустимого для риб (червоні цифри в таблиці). Використання рН-контролера найбільш ефективно і безпечно, але сам він коштує відносно дорого, а рН-електрод, що входить до комплекту, потребує щомісячного калібрування.

Організувати подачу СО 2 в акваріум можна не тільки за допомогою балона, наповненого СО 2 , але також і за допомогою спеціальних таблеток, що поміщаються в акваріум в спеціальному пристрої (Виробництво SERA), за допомогою брагогенератора електронного пристрою, що виробляє вуглекислий газ з вугільного картриджа та ще одного нехитрого пристрою. У найпростішому варіанті з метою насичення води вуглекислим газом можна на початку світлового дня підливати в акваріум слабомінералізовану газовану воду (звісно без харчових добавок!). У невеликих акваріумах може дати видимий позитивний ефект.

У таблиці також вказані величини рН, які при заданій карбонатної жорсткості набуває добре аерируемая вода в кімнатному акваріумі ("природний" рівень рН), у тому випадку, якщо він помірно заселений рибами і якщо окислюваність води в ньому не висока. Іншими словами, якщо подачу вуглекислого газу в акваріум раптом припинити, а аерацію включити "на повну", можна очікувати, що рН води протягом декількох годин зросте приблизно до цих величин. Як видно з таблиці, перепад від нижньої межідопустимого інтервалу до "природного" рівня рН приблизно дорівнює 1. Для ніжних видів креветок, рибок і рослин він може виявитися занадто сильним і, якщо не викличе їх загибель, то пригнічує дію. Автоматичний контролер рН таких перепадів не допускає, але якщо контролера немає, вони цілком імовірні. Тому, якщо на ніч Ви припиняєте подавати СО 2 в акваріум і включаєте аерацію, то будьте обережні: рН може занадто різко зрости. Щоб цього не допустити, не налаштовуйте подачу вуглекислого газу так, щоб величина показника рН була поблизу нижньої ("червоної") межі допустимого інтервалу, адже цілком достатньо триматися його середини і тоді перепад денних та нічних значень рН не перевищить 0,5, що абсолютно безпечно. Сильна аерація вночі також далеко не завжди потрібна. Але тільки спостереження за акваріумом дозволять встановити чи вона необхідна (у багатьох випадках потоку води від помпи фільтра цілком вистачає для забезпечення достатнього газообміну).
Цифри в останньому рядку цієї таблиці - це рН води заданої карбонатної жорсткості, що знаходиться в рівновазі з парціальним тиском 2 в атмосфері. Видно, що вони ще вищі. У природних водоймах, у порогах чистих річок, де вода вирує і віддає в атмосферу весь зайвий (нерівноважний) вуглекислий газ, такі рН дійсно мають місце. У приміщеннях і парціальний тиск вуглекислоти в повітрі вище, ніж на відкритому повітрі, і процеси, що йдуть в грунті і фільтрі акваріума, призводять до утворення вуглекислого газу. Це забезпечує більше, ніж у природних умовах, вміст 2 у воді акваріумів і вода в них при тій же карбонатній жорсткості виявляється більш кислою.
Тепер розберемо ще один важливе питання: за яких вихідних значень рН води в акваріумі в нього можна подавати вуглекислий газ? Для цього знову звернемося до малюнку 1 та нашої корисної табличці. Згадаймо, що угольна кислота, яка утворюється при розчиненні атмосферного вуглекислого газу у воді, знижує рН дистильованої води, КН якої близько до 0, до 5.6, а вода з карбонатною жорсткістю, наприклад, дорівнює 5 kH, перебуваючи в рівновазі з атмосферними газамимає активну реакцію 8.4. Легко простежується така закономірність: що вище карбонатна жорсткість води, то вона більш лужна.Як видно з малюнка, при величинах рН, більших 8,4 у воді присутні карбонатні іони (CO 3 2-), які реагуючи з вільним вуглекислим газом, переводитимуть його напівзв'язану форму (HCO 3 -), недоступну для ніжних видів акваріумних рослин. Ми витрачатимемо вуглекислий газ дарма. З цієї ж причини не підійдуть для акваріума-травника і ґрунти. Подаючи в акваріум з таким ґрунтом вуглекислий газ, ми знову ж таки його витрачатимемо на утворення гідрокарбонатних іонів.HCO 3 -. Крім того, високі значення рН в принципі пригнічують життєдіяльність багатьох видів акваріумних рослин, проте відмінно сприяють . Якщо у Вас вдома з-під крана йде вода з високим значенням рН і, отже, з високою карбонатною жорсткістю, то для акваріума-травника з додатковою подачею вуглекислого газу вона не підходить. Прийде використовувати установку зворотного осмосу для зниження її мінералізації і про те, як це зробити.

Отже, вода із високим значенням рН не підходить. А з низьким? Теж не підходить, тому що при цьому і карбонатна жорсткість також дуже низька. Пояснимо чому і це погано. З малюнка видно, що при рН=6,4 концентрації вільного вуглекислого газу та гідрокарбонатного іона приблизно рівні і вони при низькій "карбонатці" зовсім невеликі - це добре видно з таблички: КН=0,5, рН=6,4, а зміст СО 2 при цьому всього 6 мг/л - цього достатньо для виживаючи ніжних рослин. Насичення води вуглекислотою до комфортної їм концентрації 28 мг/л призведе до падіння рН до 5,8. Для багатьох риб таке значення показника рН – небезпечна межа – нижче падати вже не можна, інакше через рибу почнуть відчувати нестачу кисню та гинути. Однак вся штука в тому, що при низькій карбонатній жорсткості впасти нижче цієї межі до надзвичайно просто: легке передозування СО 2 і все!
Таким чином, теорія підказує нам, що діапазон значень карбонатної жорсткості, що найбільш підходить для акваріума-травника з додатковою подачею вуглекислого газу лежить в межах 2-4 про КН. Це підтверджено і практичним досвідом акваріумістів. Теорія та практика у цьому питанні одностайні. Дійсно, при оптимальних для риб і рослин концентраціях СО 2 (це 15 - 20 мг/л), значення показника рН будуть в межах 6,6 - 6,7 , якщо більше піклуватися про рослини ніж про рибки, то можна опустити рН і до 6,4. Така величина рН ще не викликає отруєння () у риб, придатних для травника з СО 2 некомфортна для водоростей і хороша для багатьох акваріумних рослин.

Яке обладнання потрібне для подачі вуглекислого газу в акваріум? Тут найкраще звернутися до практичному досвідунаших форумчан. Читайте:

* До ласичні пропорції акваріума такі: ширина дорівнює чи не більше ніж на чверть менше висоти. Висота не перевищує 50 см. Довжина ж, в принципі, не обмежена. Як приклад можна навести акваріум довжиною 1 м, шириною 40 см і висотою 50 см. Біологічна рівновага в такій кімнатній водоймі встановиться відносно легко. Про конкретні моделі акваріумів з правильними пропорціями можна прочитати.

** Під рівновагою з атмосферним повітрям ми розуміємо такий стан води, коли концентрації (напруги) розчинених у ній газів відповідають парціальним тиском цих газів у атмосфері. Якщо тиск будь-якого газу зменшиться, то молекули цього газу почнуть залишати воду, доки знову не буде досягнуто рівноважна концентрація. І навпаки, якщо парціальний тиск газу над водою збільшиться, то більша кількістьцього газу розчиниться у воді.

. Це СО2-система для акваріумів об'ємом до 120 л. У комплекті: реакційний балон для виробництва СО2 з контрольованим гелем, стартова капсула, термоконтейнер, реактор СО2 Dennerle Mini-Flipper, шланг СО2, лічильник бульбашок, комплект добрив Dennerle PerfectPlant SystemSet.

Речовина з хімічна формулаСО2 та молекулярною масою 44,011 г/моль, яке може існувати в чотирьох фазових станах - газоподібному, рідкому, твердому та надкритичному.

Газоподібний стан СО2 має загальновживану назву «вуглекислий газ». При атмосферному тиску це безбарвний газ без кольору і запаху, при температурі +20? З щільністю 1,839 кг/м? (в 1,52 рази важче за повітря), добре розчиняється у воді (0,88 об'єму в 1 об'ємі води), частково взаємодіючи в ній з утворенням вугільної кислоти. Входить до складу атмосфери загалом 0,035% за обсягом. При різкому охолодженні рахунок розширення (детандирование) СО2 здатний десублимироваться - переходити відразу у твердий стан, минаючи рідку фазу.

Газоподібний діоксид вуглецю раніше нерідко зберігали у стаціонарних газгольдерах. В даний час такий спосіб зберігання не застосовується; вуглекислий газ в необхідної кількостіодержують безпосередньо на місці - шляхом випаровування рідкої вуглекислоти в газифікаторі. Далі газ можна легко перекачати будь-яким газопроводом під тиском 2-6 атмосфер.

Рідкий стан СО2 має технічну назву «рідка вуглекислота» або просто «вуглекислота». Це безбарвна рідинабез запаху, середньою щільністю 771 кг/м3, яка існує тільки під тиском 3482…519 кПа при температурі 0…-56,5 град.С («низькотемпературна вуглекислота»), або під тиском 3482…7 383 кПа при температурі 0…+31,0 град.С («вуглекислота високого тиску»). Вуглекислоту високого тиску отримують найчастіше шляхом стиснення вуглекислого газу до тиску конденсації при одночасному охолодженні водою. Низькотемпературну вуглекислоту, що є основною формою діоксиду вуглецю для промислового споживання, найчастіше отримують за циклом високого тиску шляхом триступеневого охолодження та дроселювання у спеціальних установках.

При невеликому та середньому споживанні вуглекислоти (високого тиску), для її зберігання та транспортування використовують різноманітні сталеві балони (від балончиків для побутових сифонів до ємностей місткістю 55 л). Найпоширенішим є 40 л балон з робочим тиском 15 000 кПа, що вміщає 24 кг вуглекислоти. За сталевими балонами не потрібно додатковий догляд, вуглекислота зберігається без втрат протягом тривалого часу. Балони з вуглекислотою високого тиску забарвлюють у чорний колір.

При значному споживанні для зберігання і транспортування низькотемпературної рідкої вуглекислоти використовують ізотермічні цистерни найрізноманітнішої місткості, оснащені службовими холодильними установками. Існують накопичувальні (стаціонарні) вертикальні та горизонтальні цистерни місткістю від 3 до 250 т, транспортовані цистерни місткістю від 3 до 18 т. Цистерни вертикального виконання вимагають будівництва фундаменту та використовуються переважно в умовах обмеженого просторудля розміщення. Застосування горизонтальних цистерн дозволяє зменшити витрати на фундаменти, особливо за наявності загальної рами з вуглекислотною станцією. Цистерни складаються з внутрішньої зварної посудини, виготовленої з низькотемпературної сталі та має пінополіуретанову або вакуумну теплоізоляцію; зовнішнього кожуха із пластику, оцинкованої або нержавіючої сталі; трубопроводів, арматури та приладів контролю. Внутрішня і зовнішня поверхні звареної судини піддаються спеціальній обробці, завдяки чому знижена ймовірність поверхневої корозії металу. У дорогих імпортних моделях герметичний зовнішній кожух виконаний з алюмінію. Використання цистерн забезпечує заправку та злив рідкої вуглекислоти; зберігання та транспортування без втрат продукту; візуальний контроль маси та робочого тиску при заправці, в процесі зберігання та видачі. Усі типи цистерн оснащені багаторівневою системою безпеки. Запобіжні клапани дозволяють проводити перевірку та ремонт без зупинки та спорожнення цистерни.

При миттєвому зниженні тиску до атмосферного, що відбувається при упорскуванні в спеціальну розширювальну камеру (дроселювання), рідкий діоксид вуглецю миттєво перетворюється на газ і найтоншу снігоподібну масу, яку пресують і отримують діоксид вуглецю в твердому стані, який має загальновживану назву «сухий лід». При атмосферному тиску це біла склоподібна маса щільністю 1562 кг/м², з температурою -78,5 °С, яка на відкритому повітрі сублімується - поступово випаровується, минаючи рідкий стан. Сухий лід може бути також отриманий безпосередньо на установках високого тиску, що застосовуються для отримання низькотемпературної вуглекислоти, газових сумішей, Що містять СО2 у кількості не менше 75-80%. Об'ємна холодопродуктивність сухого льоду майже в 3 рази більша, ніж у водяного льоду, і становить 573,6 кДж/кг.

Твердий діоксид вуглецю зазвичай випускають у брикетах розміром 200×100×20-70 мм, у гранулах діаметром 3, 6, 10, 12 та 16 мм, рідко у вигляді найтоншого порошку («сухий сніг»). Брикети, гранули та сніг зберігають не більше 1-2 діб у стаціонарних заглиблених сховищах шахтного типу, розбитих на невеликі відсіки; перевозять у спеціальних ізотермічних контейнерах із запобіжним клапаном. Використовуються контейнери різних виробників місткістю від 40 до 300 кг та більше. Втрати на сублімацію становлять залежно від температури навколишнього повітря 4-6% і більше на добу.

При тиску понад 7,39 кПа та температурі більше 31,6 град.С діоксид вуглецю знаходиться в так званому надкритичному стані, при якому його щільність як у рідини, а в'язкість та поверхневий натяг як у газу. Ця незвичайна фізична субстанція (флюїд) є чудовим неполярним розчинником. Надкритичний CO2 здатний повністю або вибірково екстрагувати будь-які неполярні складові з молекулярною масою менше 2000 дальтон: терпенові сполуки, воски, пігменти, високомолекулярні насичені та ненасичені жирні кислоти, алкалоїди, жиророзчинні вітаміни та фітостерини Нерозчинними речовинамидля надкритичного CO2 є целюлоза, крохмаль, органічні та неорганічні полімериз високою молекулярною вагою, цукру, глікозидні речовини, протеїни, метали та солі багатьох металів. Маючи подібні властивості, надкритичний діоксид вуглецю все ширше застосовується в процесах екстракції, фракціонування та імпрегнації органічних і неорганічних речовин. Він також є перспективним робочим тілом для сучасних теплових машин.

• Питома вага. Питома вага вуглекислоти залежить від тиску, температури та агрегатного стану, в якому вона знаходиться.
• Критична температура вуглекислоти +31 град. Питома вага вуглекислого газу за 0 град і тиску 760 мм рт.ст. дорівнює 1, 9769 кг/м3.
• Молекулярна вага вуглекислого газу 44,0. Відносна вага вуглекислого газу, порівняно з повітрям, становить 1,529.
• Рідка вуглекислота при температурі вище 0 град. значно легше води, і її можна зберігати лише під тиском.
• Питома вага твердої вуглекислоти залежить від її отримання. Рідка вуглекислота при заморожуванні перетворюється на сухий лід, що представляє прозоре, склоподібне тверде тіло. У цьому випадку тверда вуглекислота має найбільшу щільність(при нормальному тиску в посудині, що охолоджується до мінус 79 град., щільність дорівнює 1,56). Промислова тверда вуглекислота має білий колір, за твердістю близька до крейди,
• її питома вага коливається в залежності від способу одержання в межах 1,3 - 1,6.

• Рівняння стану.Зв'язок між об'ємом, температурою та тиском вуглекислого газу виражається рівнянням
• V= R T/p - A, де
• V – об'єм, м3/кг;
• R – газова постійна 848/44 = 19,273;
• Т - температура, К град.;
• р тиск, кг/м2;
• А - додатковий член, що характеризує відхилення від рівняння стану для ідеального газу. Він виражається залежністю А = (0, 0825 + (1,225) 10-7 р) / (Т/100) 10/3.

• Потрійна точка вуглекислоти.Потрійна точка характеризується тиском 5,28 ата (кг/см2) та температурою мінус 56,6 град.
• Вуглекислота може перебувати у всіх трьох станах (твердому, рідкому та газоподібному) тільки в потрійній точці. При тисках нижче 5,28 ата (кг/см2) (або при температурі нижче мінус 56,6 град.) вуглекислота може бути тільки у твердому та газоподібному станах.
• У пародіжкісної області, тобто. вище потрійної точки, справедливі наступні співвідношення
• i" x + i"" у = i,
• x + у = 1, де,
• x і у - частка речовини в рідкому та пароподібному вигляді;
• i" - ентальпія рідини;
• i"" - ентальпія пари;
• i – ентальпія суміші.
• За цими величинами легко визначити величини x і у. Відповідно для області нижче за потрійну точку будуть дійсні наступні рівняння:
• i"" у + i"" z = i,
• у + z = 1, де,
• i"" - ентальпія твердої вуглекислоти;
• z - частка речовини у твердому стані.
• У потрійній точці для трьох фаз є також лише два рівняння
• i" x + i"" у + i""" z = i,
• x + y + z = 1.
• Знаючи значення i, "i", "i""" для потрійної точки та використовуючи наведені рівняння можна визначити ентальпію суміші для будь-якої точки.

• Теплоємність.Теплоємність вуглекислого газу за температури 20 град. та 1 ата становить
• Ср = 0,202 і Сv = 0,156 ккал/кг*град. Показник адіабати k = 1,30.
• Теплоємність рідкої вуглекислоти у діапазоні температур від -50 до +20 град. характеризується наступними значеннями, ккал/кг*град. :
• Град.С -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
• Ср, 0,47 0,49 0,515 0,514 0,517 0,6 0,64 0,68

• Точка плавлення.Плавлення твердої вуглекислоти відбувається при температурах і тисках, що відповідають потрійній точці (t = -56,6 град. і р = 5,28 ата) або що знаходяться вище її.
• Нижче потрійної точки сублімує тверда вуглекислота. Температура сублімації є функцією тиску: при нормальному тиску вона дорівнює -78,5 град., У вакуумі вона може бути -100 град. та нижче.

• Ентальпія.Ентальпію пари вуглекислоти в широкому діапазоні температур і тисків визначають за рівнянням Планка та Купріянова.
• i = 169,34 + (0,1955 + 0,000115t)t - 8,3724 p(1 + 0,007424p)/0,01T(10/3), де
• I – ккал/кг, р – кг/см2, Т – град.К, t – град.С.
• Ентальпію рідкої вуглекислоти в будь-якій точці можна легко визначити шляхом віднімання з ентальпії насиченої паривеличини прихованої теплоти пароутворення. Так само, віднімаючи приховану теплоту сублімації, можна визначити ентальпію твердої вуглекислоти.

• Теплопровідність. Теплопровідність вуглекислого газу за 0 град. становить 0,012 ккал/м*годину*град.С, а при температурі -78 град. вона знижується до 0,008 ккал/м*год*град.С.
• Дані про теплопровідність вуглекислоти в 104 ст. ккал/м*час*град.С при плюсових температурах наведено у таблиці.
• Тиск, кг/см2 10 град. 20 град. 30 град. 40 град.
• Газоподібна вуглекислота
• 1 130 136 142 148
• 20 - 147 152 157
• 40 - 173 174 175
• 60 - - 228 213
• 80 - - - 325
• Рідка вуглекислота
• 50 848 - - -
• 60 870 753 - -
• 70 888 776 - -
• 80 906 795 670
  Теплопровідність твердої вуглекислоти може бути обчислена за такою формулою:
  236,5 / Т1, 216 ст., Ккал / м * год * град.С.

• Коефіцієнт теплового розширення.Об'ємний коефіцієнт розширення твердої вуглекислоти розраховують в залежності від зміни питомої ваги і температури. Лінійний коефіцієнтрозширення визначають за виразом b = a/3. У діапазоні температур від –56 до –80 град. коефіцієнти мають наступні значення: а * 10 * 5ст. = 185,5-117,0, b * 10 * 5 ст. = 61,8-39,0.

• В'язкість.В'язкість вуглекислоти 10*6ст. залежно від тиску та температури (кг*сек/м2)
• Тиск, ата -15 град. 0 град. 20 град. 40 град.
• 5 1,38 1,42 1,49 1,60
• 30 12,04 1,63 1,61 1,72
• 75 13,13 12,01 8,32 2,30

• Діелектрична стала.Діелектрична стала рідкої вуглекислоти при 50 - 125 ати, знаходиться в межах 1,6016 - 1,6425.
• Діелектрична стала вуглекислого газу при 15 град. і тиск 9,4 - 39 ати 1,009 - 1,060.

• Вміст вмісту вуглекислого газу.Вміст водяної пари у вологому вуглекислому газі визначають за допомогою рівняння,
• Х = 18/44 * p'/p - p' = 0,41 p'/p - p' кг/кг, де
• p' - парціальний тиск водяної пари при 100% насиченні;
• р - загальний тискпаро-газової суміші.

• Розчинність вуглекислоти у воді.Розчинність газів вимірюється обсягами газу, наведеними до нормальним умовам(0 град, С та 760 мм рт. ст.) на об'єм розчинника.
• Розчинність вуглекислоти у воді при помірних температурахі тисках до 4 - 5 ати підпорядковується закону Генрі, який виражається рівнянням
• Р = Н Х, де
• Р – парціальний тиск газу над рідиною;
• Х – кількість газу в молях;
• Н – коефіцієнт Генрі.

• Рідка вуглекислота як розчинник.Розчинність мастила в рідкій вуглекислоті при температурі -20град. до +25 град. становить 0,388 г в100 СО2,
• і збільшується до 0,718 г 100 г СО2 при температурі +25 град. З.
• Розчинність води у рідкій вуглекислоті в діапазоні температур від -5,8 до +22,9 град. становить трохи більше 0,05% за вагою.

Техніка безпеки

За ступенем впливу на організм людини газоподібний діоксид вуглецю відноситься до 4-го класу небезпеки за ГОСТом 12.1.007-76. Шкідливі речовини. Класифікація та Загальні вимогибезпеки». Гранично допустима концентраціяу повітрі робочої зони не встановлено, при оцінці цієї концентрації слід орієнтуватися на нормативи для вугільних та озокеритових шахт, встановлені в межах 0,5%.

При застосуванні сухого льоду, при використанні судин з рідкою низькотемпературною вуглекислотою повинно забезпечуватися дотримання заходів безпеки, що запобігають обмороженню рук та інших ділянок тіла працівника.

Вуглекислий газ (двоокис вуглецю),званий також вуглекислотою - найважливіший компонент у складі газованих напоїв. Він обумовлює смак та біологічну стійкість напоїв, повідомляє їм ігристість та освіжаючі властивості.

Хімічні властивості.У хімічному відношеннівуглекислий газ інертний. Утворившись із виділенням великої кількостітепла, він, як продукт повного окисленнявуглецю, дуже стійкий. Реакції відновлення двоокису вуглецю протікають лише за високих температур. Так, наприклад, взаємодіючи з калієм при 230 ° С, вуглекислий газ відновлюється до щавлевої кислоти:

Вступаючи в хімічна взаємодіяз водою, газ, у кількості не більше 1% від вмісту його в розчині, утворює вугільну кислоту, що дисоціює на іони Н + , НСО 3 - , СО 2 3-. У водному розчині вуглекислий газ легко вступає в хімічні реакціїутворюючи різні вуглекислі солі. Тому водний розчин вуглекислого газу має велику агресивність по відношенню до металів, а також руйнівно діє на бетон.

Фізичні властивості.Для сатурації напоїв використовується вуглекислий газ, наведений у рідкий стан стисненням високого тиску. Залежно від температури та тиску вуглекислий газ може перебувати також у газоподібному та твердому стані. Температура та тиск, що відповідають даному агрегатного стану, наведені на діаграмі фазової рівноваги (рис. 13)

При температурі мінус 56,6° З тиску 0,52 Мн/м 2 (5,28 кг/см 2 ), відповідних потрійній точці, вуглекислий газ може одночасно перебувати в газоподібному, рідкому і твердому стані. При більш високих температурі та тиску вуглекислий газ знаходиться в рідкому та газоподібному стані; при температурі та тиску, які нижче цих показників, газ, безпосередньо минаючи рідку фазу, переходить у газоподібний стан (сублімує). При температурі, що перевищує критичну температуру 31,5°, ніякий тиск не може утримати вуглекислий газ у вигляді рідини.

У газоподібному стані вуглекислий газ безбарвний, не має запаху і має слабовиражений кислий смак. При температурі 0° і атмосферному тиску щільність вуглекислого газу становить 1,9769 кг/ж 3 ; він у 1,529 разів важчий за повітря. При 0°С та атмосферному тиску 1 кг газу займає об'єм 506 л. Зв'язок між об'ємом, температурою та тиском вуглекислого газу виражається рівнянням:

де V - об'єм 1 кг газу м3 /кг; Т – температура газу в ° К; Р - тиск газу в н/м 2; R - постійна газова; А - додаткова величина, яка враховує відхилення рівняння стану ідеального газу;

Зріджений вуглекислий газ- безбарвна, прозора, легкорухлива рідина, що нагадує по зовнішньому виглядуспирт чи ефір. Щільність рідини при 0° дорівнює 0,947. При температурі 20°З зріджений газ зберігається під тиском 6,37 Мн/м 2 (65 кг/см 2 ) у сталевих балонах. При вільному витіканні з балона рідина випаровується із поглинанням великої кількості тепла. При зниженні температури до мінус 78,5 ° С частина рідини замерзає, перетворюючись на так званий сухий лід. За твердістю сухий лід наближається до крейди і має матово-білий колір. Сухий лід випаровується повільніше за рідину, при цьому він безпосередньо переходить у газоподібний стан.

При температурі мінус 78,9° З тиском 1 кг/см 2 (9,8 Мн/м 2 ) теплота сублімації сухого льоду становить 136,89 ккал/кг (573,57 кдж/кг).