Рано или поздно перед каждым серьезным аквариумистом встает вопрос о снабжении аквариума СО2. И неспроста. Зачем он нужен аквариумным растениям?

Итак, СО2 - что это такое? Все мы знаем, что питаются в первую очередь углекислым газом, растворенным в воде. Это и есть СО2. В природе растения получают его из водоема, в котором растут. Поскольку объем воды в природных водоемах очень велик, его концентрация в них обычно постоянна. А вот про аквариумы этого сказать нельзя.

Растения быстро используют весь газ СО2 из аквариумной воды, а само по себе восстановление его концентрации не произойдет, потому что аквариум является замкнутой системой. Даже содержащиеся в нем рыбки не смогут восполнить недостаток СО2, так как они выдыхают настолько мизерную его долю, что ее никогда не хватит для растений. А в итоге аквариумные растения перестают расти.

Кроме того, что растения перестают расти из-за недостатка СО2, вода, в которой его содержание низкое, имеет повышенную жесткость (рН), что губительно для них. Даже неопытные аквариумисты наверняка замечали, что после добавления растений водопроводная вода становится более жесткой, чем была в пустом аквариуме. Это объясняется тем, что способствует появлению в воде угольной кислоты, а она понижает жесткость. То есть важно понимать: чем меньше СО2 в воде, тем выше ее рН.

Как помочь

Для решения вопроса снабжения растений СО2 есть несколько путей. Можно установить специальный баллон и соответствующую аппаратуру, а можно и пойти другим путем и попробовать сделать все необходимое своими руками. Многим такой способ нравится больше. И понятно почему - ведь намного интересней и приятней решить проблему самостоятельно, не прибегая к помощи покупного оборудования.

Единственное, на что стоит обратить полученный результат. Не зная, как все работает в аквариуме, не стоит лезть туда и что-то менять и переделывать, чтобы потом не расстраиваться. Здесь важно не участие, а понимание того, что вы делаете.

В наше время все больше аквариумистов занимается разведением водных растений и самостоятельно решает проблемы с недостатком углекислоты в воде. В какой-то степени такие масштабы вполне могут свести на нет все результаты борьбы с вредными выбросами предприятий и автомобилей, потому что самодельные аквариумные девайсы стали необходимыми и весьма модными, а их объемы порой довольно велики. Конечно, это образное сравнение, но доля правды в этих опасениях есть.

Итак, газ СО2 - что это такое? Как же разобраться с углекислым газом в нашем аквариуме и как производить его недорого и в достаточных количествах? А ведь вполне реально самим сделать такую систему и перезаправлять ее 5-7 раз в год.

Что нужно аквариумным растениям?

Еще раз вспомним о том, что представляет собой СО2 и для чего он необходим растениям в аквариуме. СО2 для аквариума - это нужный растениям источник углерода, как пища для человека. Растения потребляют его на свету, однако в темноте им не меньше нужен кислород. Это первая проблема, с которой сталкиваются начинающие аквариумисты.

Если об этом забывать, то по ночам в аквариуме начнутся заморы. Даже если очевидной гибели флоры и не будет, то растения просто перестанут нормально расти, а это сделает бессмысленными все наши старания.

Другими словами, в аквариуме постоянно должна быть диффузия (аэрация). И кислорода должно хватать и на темную половину суток. Обычно его много в начале дня, но растения, как и дышащие им рыбы, его «выбирают» довольно быстро. В такой ситуации СО2 не только не сможет помочь, но и запросто усугубит проблему.

Не менее часто встречается другое. Новички в аквариумном деле, видя, как их, казалось бы, неприхотливая валлиснерия или несложная в уходе риччия с гигрофилой совершенно отказываются расти, начинают мудрить с CO2 и экспериментировать в надежде на улучшение. А дело вовсе не в недостаточном количестве углекислоты или света. Эти простые в содержании растения прекрасно живут и при меньшем освещении и в менее насыщенной углекислотой воде. Оказывается, что просто-напросто либо растения были куплены «на грани смерти», либо грунт слишком бедный или вода новая, еще не устоявшаяся.

Что важней - свет, удобрения или СО2?

К успеху, проста: СО2 для аквариума, питательные вещества и свет. И относиться к ней нужно не фиктивно, а со всем уважением, потому, что все ее составляющие одинаково важны для жизни растений. Если «разогнать» систему в сторону одной из них, без учета двух остальных, то довольно быстро и неизбежно вы столкнетесь с проявлением закона Либиха вместо того, чтобы любоваться сильной и здоровой флорой в своем искусственном водоеме. Это так называемый эффект качелей. Причем, чем сильней разогнана система, тем большее вмешательство потребуется, а тем временем растения «устают и тоскуют».

В результате вместо бодрой зелени в аквариуме постепенно все тускнеет, а затем и вовсе часть посадок гибнет. Либо вода начнет заполняться водорослями, если наш «бульон» растения не смогут «переварить».

Факторы, влияющие на состав воды в аквариуме

Интересно, что часто, думая о СО2, кислороде, свете и питательных веществах, совершенно забывают о температуре. А она является главным регулятором аквариумного фотосинтеза. Не свет и не СО2, как может показаться. Об этом хорошо осведомлены ботаники, но «аквариумные исследователи» об этом факте забывают довольно часто.

Регуляторная роль таких волн, как инфракрасные, отражает именно эту функцию. Возможно, так происходит из-за того, что в применяемых для аквариумов технологиях изготовления источников света вспоминать о температуре невыгодно. Поэтому делают вид, что она не важна.

Без чего может обойтись любой аквариум?

Аквариум вполне может обойтись без модных и гламурных излишеств. И не только может, но и благополучно обходится. Главное, сбалансировать в системе знания и полученные путем исследований причинно-следственные связи. Если система уже в равновесии, то ее больше не нужно трогать! И не стоит пробовать починить то, что и так исправно работает.

И тем не менее, если аквариумная емкость слишком густо засажена растениями, то даже при хорошем освещении им может на хватать СО2. Особенно это актуально для слабощелочной жесткой воды. Если совмещены и виды, которые могут усваивать только не занятый углекислый газ (это все виды мхов, многие травы, которые растут только в кислой и мягкой воде, лобелии), и эвриионные и стеноионные виды, которые способны извлекать углерод из карбонатов (а это валлиснерия, элодея, эхинодорусы и др.), то концентрация СО2 будет особенно низка.

Вылечить это совсем не сложно, так как достаточно просто заселить в аквариум больше рыбок. В тех аквариумах, в которых с экологией все нормально, и при плотном заселении живностью растения не испытывают недостатка углекислоты даже при довольно мощном свете. Но в любом случае дополнительная доза СО2 будет не лишней и для такого водоема.

Мы подробно рассмотрели роль СО2. Что это такое, теперь тоже наверняка понятно. Осталось научиться его производить дома.

Бражный метод снабжения аквариума углекислотой

Для обогащения аквариума углекислотой проще всего использовать обыкновенную брагу. Однако она нестабильно бродит. Вначале получится переизбыток газа, который будет улетучиваться, создавать парниковый эффект или создаст лишнюю концентрацию СО2 в воде. Затем скорость его производства резко снизится.

Недостатки метода с применением браги

Их всего два:

  • Необходимость слишком частых перезарядок (1,5-3 недели).
  • Сложность осуществления контроля работы системы в течение суток.

Однако это не означает, что вам недоступна подача СО2 в аквариум, так как эти недостатки легко решаются при использовании системы с баллоном. Правда, она имеет довольно высокую цену, да и помимо покупки, ее еще необходимо квалифицированно настроить.

Рассмотрим один из рецептов использования такой бражки. Ее достоинство в том, что брожение проходит очень ровно и долго (3-4 месяца). Конечно, ничего нового в науке нет, больше газа не выйдет из такого же количества вещества, но зато аквариум получает необходимый объем СО2 равномерно и медленно. Тем же, кому нужно большое количество углекислоты, этот рецепт ни в коем случае не подойдет, им однозначно требуется баллон СО2. В принципе, никакая брага не подойдет для стабильных высоких концентраций. Но она вполне удовлетворительно справляется с задачей снабжения углекислотой среднестатистического аквариума с плотным "населением", питательным грунтом и хорошей освещенностью, если в его жесткой воде соседствуют эвриионные и стеноионные виды.

Как сделать систему производства СО2 для аквариума своими руками

Используем полиэтиленовую емкость объемом 1,5 и 2 литра. В каждом конкретном случае размеры емкостей могут меняться, в зависимости от объема аквариума и количества необходимой углекислоты.

1. Насыпаем в емкости составляющие: 5-6 столовых ложек (с горкой) сахара, одну ложку соды и 2-3 ложки крахмала (тоже с горкой).

2. Наливаем 1,5-2 кружки воды, как видно на фото.

3. Отправляем все на водяную баню.

Важно: в кастрюле должно быть воды почти по уровень жидкости в бутылках, иначе состав на дне не станет густым, а сверху останется жидким.

4. Варим до консистенции густого киселя, то есть до готовности. Нужно получить очень густую смесь. Если опрокинуть бутылку, то она почти не должна стекать.

4. Остужаем полученные смеси.

Пока бутылки остывают, занимаемся изготовлением герметичных и надежных крышек с аккуратными креплениями для трубок. Ведь СО2 - газ, а значит, и герметизация должны быть очень тщательной. Удобно использовать штуцеры для системы тормозов ВАЗ (примерно 12 руб./пара в магазинах автозапчастей). Нам понадобятся два таких штуцера, прокладки и шайбы на 8 (около 40 руб./пара комплектов в ОБИ), а также пара гаек на 8.

Ножом и разогретым гвоздем нужно проделать отверстие, затем загнать в него резьбой вниз штуцер (резьбой внутрь бутылки). Наверху через шайбу, а внизу по схеме: прокладка/шайба/гайка.

Использовать для герметизации различные клеи нет смысла, поскольку они не дадут требуемой защиты. А вот изготовленная по описанной схеме крышка надежно удержит трубку, при этом вся система подачи СО2 получится довольно стойкой к манипуляциям и перезарядкам.

После того как бутылки остынут, нужно добавить в наш кисель по чайной ложке дрожжей (можно сухих), перед этим тщательно перемешав их в воде. Например, в стакане или рюмке.

Подготовленные таким образом бутылки ставим на места, аккуратно подключаем и не прикасаемся к ним 3-4 месяца. Углекислота выделяется равномерно и медленно, а если использовать слабопроточные реакторы типа «колокол», то весь процесс будет легко контролироваться визуально. Когда уровень в бутылках опустится ниже середины, их пора перезаряжать.

Перезарядка осуществляется просто. Перебродившая смесь снова превращается в жидкость и выливается, на ее место закладывается новая, а вы снова получаете СО2 для аквариума. Своими руками сделанное приспособление на основе пластиковых бутылок с легкостью переживет много таких перезарядок без потери своих качеств. Газ при этом подается круглосуточно.

Виды реакторов для аквариумов

  • «Колокол» - это выполненный по принципу перевернутого стакана любой реактор. Другими видами реакторов не рекомендуется растворять брагу, поскольку процесс выделения углекислоты станет неуправляемым, а плотность СО2 - неравномерной.
  • Самый простой реактор подобного типа - это разовый шприц , прикрепленный к стенке аквариума на присоске. Довольно эстетично смотрятся и переделанные поилки для птиц, к тому же они недороги. Вариантов много: от пластикового стакана, перевернутого вверх дном, до сложных конструкций.

Эффективность любого реактора напрямую зависит от «контактного пятна» - размера площади соприкосновения воды с газом. Лаффарт советует на каждые 100 литров воды (жесткостью 10 гр.) делать площадь растворения 30 кв. см. Это не так много - всего-то 5х6 см.

Итак, существует дилемма - изготавливать большой реактор, либо маленький, в котором процесс растворения будет проходить намного лучше, чем в большом.

Такой эффект можно получить, если направить часть воды по тонкой трубке от фильтра под "флейту" для получения "фонтана" внутри реактора. Если организовать такую проточность, например, в реакторе из шприца (20 куб.), то растворение улучшится в несколько раз, а концентрация СО2 будет равномерной. А это равносильно применению реактора типа «колокол», который имеет более громоздкие размеры.

Баллонный метод обогащения СО2

Для больших аквариумов оптимальным методом обогащения воды углекислотой является метод баллонной установки. Такая система состоит из баллона и системы для контроля, то есть редуктора, клапана, фитингов, катушки с разъемами, пневмодросселя и блока питания. Несложно собрать подобную установку самостоятельно, но проще купить уже готовую в магазине, правда, обойдется она в несколько раз дороже.

Достоинства и недостатки баллонного метода

Преимущества:

  • Стабильность выработки СО2.
  • Большое количество вырабатываемого газа.
  • Экономичность.
  • Если подключить рН-контроллер и газоанализатор СО2, то можно полностью автоматизировать процесс.

Недостатки:

В заключение

Возвращаясь к выбору генератора СО2, следует упомянуть и о другом типе - химическом. В отличие от генератора, работающего на браге, химический использует реакции кислоты с карбонатами. Как и способ с брагой, такие пригодны для небольших аквариумов - размером до 100 литров. Кроме всего упомянутого в этой статье, есть возможность приобрести в магазине газоанализатор СО2 и с его помощью постоянно контролировать состояние воды в своем искусственном водоеме.

, двуокись углерода , свойства диоксида углерода , получение диоксида углерода

Он не пригоден для поддержания жизни. Однако именно им «питаются» растения, превращая его в органические вещества. К тому же он является своеобразным «одеялом» Земли. Если этот газ вдруг исчезнет из атмосферы, на Земле станет гораздо прохладнее, а дожди практически исчезнут.

«Одеяло Земли»

(двуокись углерода, диоксид углерода, CO 2) формируется при соединении двух элементов: углерода и кислорода. Он образуется в процессе сжигания угля или углеводородных соединений, при ферментации жидкостей, а также как продукт дыхания людей и животных. В небольших количествах он содержится и в атмосфере, откуда он ассимилируется растениями, которые, в свою очередь, производят кислород.

Углекислый газ бесцветен и тяжелее воздуха. Замерзает при температуре −78.5°C с образованием снега, состоящего из двуокиси углерода. В виде водного раствора он образует угольную кислоту, однако она не обладает достаточной стабильностью для того, чтобы ее можно было легко изолировать.

Углекислый газ — это «одеяло» Земли. Он легко пропускает ультрафиолетовые лучи, которые обогревают нашу планету, и отражает инфракрасные, излучаемые с ее поверхности в космическое пространство. И если вдруг углекислый газ исчезнет из атмосферы, то это в первую очередь скажется на климате. На Земле станет гораздо прохладнее, дожди будут выпадать очень редко. К чему это в конце концов приведет, догадаться нетрудно.

Правда, такая катастрофа нам пока еще не грозит. Скорее даже, наоборот. Сжигание органических веществ: нефти, угля, природного газа, древесины - постепенно увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере. Значит, со временем надо ждать значительного потепления и увлажнения земного климата. Кстати, старожилы считают, что уже сейчас заметно теплее, чем было во времена их молодости...

Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная . Ее получают из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Газообразная двуокись углерода - газ без цвета и запаха при температуре 20°С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), плотность - 1,839 кг/м 3 . Жидкая двуокись углерода - просто бесцветная жидкость без запаха.

Нетоксичен и невзрывоопасен. При концентрациях более 5% (92 г/м 3) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека — она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

Получение двуокиси углерода

В промышленности углекислый газ получают из печных газов , из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Смесь газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании разлагается, высвобождая углекислоту. При промышленном производстве газ закачивается в баллоны.

В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами , например мрамора с соляной кислотой.

«Сухой лед» и прочие полезные свойства диоксида углерода

В повседневной практике углекислый газ используется достаточно широко. Например, газированная вода с добавками ароматных эссенций - прекрасный освежающий напиток. В пищевой промышленности диоксид углерода используется и как консервант — он обозначается на упаковке под кодом Е290 , а также в качестве разрыхлителя теста.

Углекислотными огнетушителями пользуются при пожарах. Биохимики нашли, что удобрение... воздуха углекислым газом весьма эффективное средство для увеличения урожайности различных культур. Пожалуй, такое удобрение имеет единственный, но существенный недостаток: применять его можно только в оранжереях. На заводах, производящих диоксид углерода, сжиженный газ расфасовывают в стальные баллоны и отправляют потребителям. Если открыть вентиль, то из отверстия с шипением вырывается... снег. Что за чудо?

Все объясняется просто. Работа, затраченная на сжатие газа, оказывается значительно меньше той, которая требуется на его расширение. И чтобы как-то компенсировать возникающий дефицит, углекислый газ резко охлаждается, превращаясь в «сухой лед» . Он широко используется для сохранения пищевых продуктов и перед обычным льдом имеет значительные преимущества: во-первых, «хладопроизводительность» его вдвое выше на единицу веса; во-вторых, он испаряется без остатка.

Углекислый газ используется в качестве активной среды при сварке проволокой , так как при температуре дуги углекислота разлагается на угарный газ СО и кислород, который, в свою очередь, и входит во взаимодействие с жидким металлом, окисляя его.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Углекислый газ (диоксид углерода) при обычных условиях - бесцветный газ, примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, благодаря чему его можно переливать, как жидкость, из одного сосуда в другой.

Масса 1 л CO 2 при нормальных условиях составляет 1,98 г. Растворимость диоксида углерода в воде невелика: 1 объем воды при 20 o С растворяет 0,88 объема CO 2 , а при 0 o С - 1,7 объема.

Под давлением около 0,6 МПа диоксид углерода при комнатной температуре превращается в жидкость. Жидкий диоксид углерода хранят в стальных баллонах. При быстром выливании его из баллона поглощается вследствие испарения так много теплоты, что CO 2 превращается в твердую белую снегообразную массу, которая, не плавясь, сублимируется при -78,5 o С.

Раствор CO 2 в воде имеет кисловатый вкус и обладает слабокислой реакцией, обусловленной присутствием в растворе небольших количеств угольной кислоты H 2 CO 3 , образующейся в результате обратимой реакции:

CO 2 + H 2 O↔H 2 CO 3 .

Некоторые свойства углекислого газа представлены в таблице ниже:

Получение углекислого газа

Углекислый газ в небольших количествах получают действием кислот на карбонаты:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 .

В промышленном масштабе CO 2 получают главным образом как побочный продукт в процессе синтеза аммиака:

CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2 ;

CO + H 2 O = CO 2 + H 2 .

Кроме этого, большие количества углекислого газа получают при обжиге известняка:

CaCO 3 = CaO + CO 2 .

Химические свойства углекислого газа

Углекислый газ проявляет кислотные свойства: реагирует сощелочами, гидратом аммиака. Восстанавливается активными металлами, водородом, углеродом.

CO 2 + NaOH dilute = NaHCO 3 ;

CO 2 + 2NaOH conc = Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 + H 2 O = Ba(HCO 3) 2 ;

CO 2 + NH 3 ×H 2 O = NH 4 HCO 3 ;

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t = 200 o C, kat. Cu 2 O);

CO 2 + C = 2CO (t > 1000 o C);

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO;

2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500 o C);

2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2 .

Применение углекислого газа

Углекислый газ применяется при получении соды по аммиачно-хлоридному способу, для синтеза карбамида, для получения солей угольной кислоты, а также для газирования фруктовых и минеральных вод и других напитков.

Твердый диоксид углерода под названием «сухой лед» применяется для охлаждения скоропортящихся продуктов, для производства и сохранения мороженого, а также многих других случаях, когда требуется получение низкой температуры.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Задание Какой объем и какая масса углекислого газа выделятся при термическом разложении карбоната кальция массой 45,4 г?
Решение Запишем уравнение термического разложения карбоната кальция:

CaCO 3 = CaO + CO 2 .

Найдем количество вещества карбоната кальция:

n(CaCO 3) = m(CaCO 3) / M(CaCO 3);

M(CaCO 3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3×Ar(O) = 40 + 12 + 3×16 = 100 г/моль;

n(CaCO 3) = 45,4 / 100 = 0,454 моль.

Согласно уравнению реакции n(CaCO 3) :n(CO 2) = 1: 1, следовательно

n(CaCO 3) =n(CO 2) =0,454 моль.

Рассчитаем массу и объем выделившегося углекислого газа:

V(CO 2) = V m ×n(CO 2) = 22,4 ×0,454 = 10,2 л;

m(CO 2) = n(CO 2)× М(CO 2);

М(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12 + 2×16 = 44 г/моль;

m(CO 2) = 0,454 ×44 = 20 г.
Ответ Масса углекислого газа равна 20 г, объем - 10,2 л.

Углекислый газ Углекислый газ

Углекислый газ (двуокись углерода, диоксид углерода) занимает важнейшее место среди технических газов, он широко используется практически во всех отраслях промышленности и агропромышленного комплекса. На долю СО 2 приходится 10% всего рынка технических газов, что ставит этот продукт в один ряд с основными продуктами разделения воздуха.

Направления использования углекислого газа в различных агрегатных состояниях многообразны – пищевая промышленность, сварочные газы и смеси, пожаротушение и т.д. Всё больше находит применение и его твердая фаза – сухой лёд, от заморозки, сухих брикетов до очистки поверхностей (бластинга).

Получение

Извне углекислоту получить нельзя по причине того, что в атмосфере ее почти не содержится. Животные и человек получают её при полном расщеплении пищи, поскольку белки, жиры, углеводы, построенные на углеродной основе, при сжигании с помощью кислорода в тканях образуют углекислый газ (СО 2).

В промышленности углекислый газ получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). В пищевых целях используется газ, образующийся при спиртовом брожении. Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха, как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона. В лабораторных условиях небольшие количества СО 2 получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например, мрамора, мела или соды с соляной кислотой. Побочные источники производства СО 2 - продукты горения; брожение; производство жидкого аммиака; установки риформинга; производство этанола; природные источники.

При получении углекислого газа в промышленных масштабах используют три основные группы сырья.

Группа 1 - источники сырья, из которых можно производить чистый СО 2 без специального оборудования для повышения его концентрации:

  • газы химических и нефтехимических производств с содержанием 98-99% СО 2 ;
  • газы спиртового брожения на пивоваренных, спиртовых и гидролизных заводах с 98-99% СО 2 ;
  • газы из естественных источников с 92-99% СО 2 .

Группа 2 - источники сырья, использование которых обеспечивает получение чистого СО 2:

  • газы малораспространенных химических производств с содержанием 80-95% СО 2 .

Группа 3 - источники сырья, использование которых дает возможность производить чистый СО 2 только с помощью специального оборудования:

  • газовые смеси, состоящие в основном из азота и углекислого газа (продукты сгорания углеродсодержащих веществ с содержанием 8-20% СО 2 ;
  • отходящие газы известковых и цементных заводов с 30-40% СО 2 ;
  • колошниковые газы доменных печей с 21-23% СО 2 ;
  • состоящие в основном из метана и углекислого газа и содержащие значительные примеси других газов (биогаз и свалочный газ из биореакторов с 30-45% СО 2 ;
  • попутные газы при добыче природного газа и нефти с содержанием 20-40% СО 2 .

Применение

По ряду оценок, потребление СО2 на мировом рынке превышает 20 млн. метрических тонн в год. Столь высокий уровень потребления формируется под влиянием требований пищевой промышленности и нефтепромысловых предприятий, технологий газирования напитков и других промышленных нужд, например, снижения показателя Ph установок водоочистки, проблем металлургии (в том числе использования сварочного газа) и т.д.

Потребление углекислого газа неуклонно растет, поскольку расширяются сферы его применения, которые охватывают задачи от промышленного назначения до пищевого производства – консервация продуктов, в машиностроении от сварочного производства и приготовления защитных сварочных смесей до очистки поверхностей деталей гранулами «сухого льда», в сельском хозяйстве для подкормки растений, в газовой и нефтяной промышленности при пожаротушении.

Основные области применения СО 2:

  • в машиностроении и строительстве (для сварки и прочее);
  • для холодной посадки частей машин;
  • в процессах тонкой заточки;
  • для электросварки, основанной на принципе защиты расплавленного металла от вредного воздействия атмосферного воздуха;
  • в металлургии;
  • продувка углекислым газом литейных форм;
  • при производстве алюминия и других легкоокисляющихся металлов;
  • в сельском хозяйстве для создания искусственного дождя;
  • в экологии заменяет сильнодействующие минеральные кислоты для нейтрализации щелочной отбросной воды;
  • в изготовлении противопожарных средств;
  • применяется в углекислотных огнетушителях в качестве огнетушащего вещества, эффективно останавливает процесс горения;
  • в парфюмерии при изготовлении духов;
  • в горнодобывающей промышленности;
  • при методе беспламенного взрыва горных пород;
  • в пищевой промышленности;
  • используется как консервант и обозначается на упаковке кодом Е290;
  • в качестве разрыхлителя теста;
  • для производства газированных напитков;

Газирование напитков может происходить одним из двух путей:

  1. При производстве популярных сладких и минеральных вод используется механический способ газирования, который предполагает насыщение углекислым газом какой-либо жидкости. Для этого необходимо специальное оборудование (сифоны, акратофоры, сатураторы) и баллоны со сжатым углекислым газом.
  2. При химическом способе газирования углекислоту получают в процессе брожения. Таким образом получается шампанское вино, пиво, хлебный квас. Углекислота в содовых водах получается в результате реакции соды с кислотой, сопровождающейся бурным выделением углекислого газа.

СО 2 как сварочный газ

Начиная с 1960 года широкое распространение получила сварка легированных и углеродистых сталей в среде углекислого газа (СО 2), отвечающего требованиям ГОСТ 8050. В последнее время все большее распространение в сварочных технологиях машиностроительных предприятий находит применение сварочных газовых смесей аргона и гелия, при этом многие наиболее востребованные газовые смеси включают в себя небольшое количество активных газов (СО 2 или О 2), необходимых для стабилизации сварочной дуги. Однако при сварке углеродистых и низколегированных сталей основных структурных классов на российских предприятиях основным защитным газом по-прежнему продолжает оставаться углекислый газ СО 2 , что объясняется физическими свойствами этого защитного газа и его доступностью.

Прежде чем рассматривать химические свойства углекислого газа, выясним некоторые характеристики данного соединения.

Общие сведения

Является важнейшим компонентом газированной воды. Именно он придает напиткам свежесть, игристость. Данное соединение является кислотным, солеобразующим оксидом. углекислого газа составляет 44 г/моль. Этот газ тяжелее воздуха, поэтому скапливается в нижней части помещения. Данное соединение плохо растворяется в воде.

Химические свойства

Рассмотрим химические свойства углекислого газа кратко. При взаимодействии с водой происходит образование слабой угольной кислоты. Она практически сразу после образования диссоциирует на катионы водорода и анионы карбоната или гидрокарбоната. Полученное соединение вступает во взаимодействие с активными металлами, оксидами, а также со щелочами.

Каковы основные химические свойства углекислого газа? Уравнения реакций подтверждают кислотный характер данного соединения. (4) способен образовывать карбонаты с основными оксидами.

Физические свойства

При нормальных условиях данное соединение находится в газообразном состоянии. При повышении давления можно перевести его до жидкого состояния. Этот газ не имеет цвета, лишен запаха, обладает незначительным кислым вкусом. Сжиженная углекислота является бесцветной, прозрачной, легкоподвижной кислотой, аналогичной по своим внешним параметрам эфиру либо спирту.

Относительная молекулярная масса углекислого газа составляет 44 г/моль. Это практически в 1,5 раза больше, чем у воздуха.

В случае понижения температуры до -78,5 градусов по Цельсию происходит образование Он по своей твердости аналогичен мелу. При испарении данного вещества образуется газообразный оксид углерода (4).

Качественная реакция

Рассматривая химические свойства углекислого газа, необходимо выделить его качественную реакцию. При взаимодействии данного химического вещества с известковой водой происходит образование мутного осадка карбоната кальция.

Кавендишу удалось обнаружить такие характерные физические свойства оксида углерода (4), как растворимость в воде, а также высокий удельный вес.

Лавуазье был проведен в ходе которого он пытался из оксида винца выделить чистый металл.

Выявленные в результате подобных исследований химические свойства углекислого газа стали подтверждением восстановительных свойств данного соединения. Лавуазье при прокаливании окиси свинца с оксидом углерода (4) сумел получить металл. Для того чтобы удостовериться в том, что второе вещество является оксидом углерода (4), он пропустил через газ известковую воду.

Все химические свойства углекислого газа подтверждают кислотный характер данного соединения. В земной атмосфере данное соединение содержится в достаточном количестве. При систематическом росте в земной атмосфере данного соединения возможно серьезное изменение климата (глобальное потепление).

Именно диоксид углерода играет важную роль в живой природе, ведь данное химическое вещество принимает активное участие в метаболизме живых клеток. Именно это химическое соединение является результатом разнообразных окислительных процессов, связанных с дыханием живых организмов.

Углекислый газ, содержащийся в земной атмосфере, является основным источником углерода для живых растений. В процессе фотосинтеза (на свету) происходит процесс фотосинтеза, который сопровождается образованием глюкозы, выделением в атмосферу кислорода.

Диоксид углерода не обладает токсичными свойствами, он не поддерживает дыхания. При повышенной концентрации данного вещества в атмосфере у человека возникает задержка дыхания, появляются сильные головные боли. В живых организмах углекислый газ имеет важное физиологическое значение, к примеру, он необходим для регуляции сосудистого тонуса.

Особенности получения

В промышленных масштабах углекислоту можно выделять из дымового газа. Кроме того, СО2 является побочным продуктом разложения доломита, известняка. Современные установки для производства углекислого газа предполагают использование водного раствора этанамина, адсорбирующего газ, содержащийся в дымовом газе.

В лаборатории диоксид углерода выделяют при взаимодействии карбонатов или гидрокарбонатов с кислотами.

Применение углекислого газа

Данный кислотный оксид применяется в промышленности в качестве разрыхлителя или консерванта. На упаковке продукции данное соединение указывается в виде Е290. В жидком виде углекислоту используют в огнетушителях для тушения пожаров. Оксид углерода (4) используют для получения газированной воды и лимонадных напитков.