Szén-dioxid tények gyerekeknek

a szén-dioxid szerkezeti képlete. C szén, O pedig oxigén. A kettős vonalak az atomok közötti kettős kémiai kötést képviselik.

egy kép, amely egyszerűen megmutatja, hogyan tölthetik be az atomok a teret. A fekete szén, a piros pedig oxigén.

szén-dioxid (CO2) egy kémiai vegyület. Ez egy gáz szobahőmérsékleten. Egy szénből és két oxigénatomból áll. Az emberek és az állatok szén-dioxidot bocsátanak ki, amikor kilélegeznek. Ezenkívül minden alkalommal, amikor valami szerves ég (vagy tűz keletkezik), szén-dioxidot termel. A növények szén-dioxidot használnak az élelmiszerek előállításához. Ezt a folyamatot fotoszintézisnek nevezik. A szén-dioxid tulajdonságait Joseph Black skót tudós tanulmányozta az 1750-es években.

a szén-dioxid üvegházhatású gáz. Az üvegházhatású gázok csapdába ejtik a hőenergiát. Az üvegházhatású gázok megváltoztatják bolygónk, a Föld éghajlatát és időjárását. Ezt hívják éghajlatváltozásnak. Az üvegházhatású gázok okozzák a globális felmelegedést, a Föld felszíni hőmérsékletének emelkedését.

biológiai szerep

a szén-dioxid olyan organizmusok végterméke, amelyek a cukrok, zsírok és aminosavak oxigénnel történő lebontásából nyernek energiát anyagcseréjük részeként. Ezt a folyamatot sejtlégzésnek nevezik. Ez magában foglalja az összes növényt, állatot, sok gombát és néhány baktériumot. Magasabb állatokban a szén-dioxid a vérben a test szöveteiből a tüdőbe jut, ahol kilélegzik. A növények szén-dioxidot vesznek fel a légkörből a fotoszintézishez.

szárazjég

szárazjég, vagy szilárd szén-dioxid, a CO2 gáz szilárd állapota -109,3 F (-78,5 C) alatt. A szárazjég természetesen nem fordul elő a Földön, hanem ember alkotta. Színtelen. Az emberek szárazjeget használnak a dolgok hidegebbé tételéhez, az italok Szénsavas elkészítéséhez, a hörcsögök megöléséhez és a szemölcsök fagyasztásához. A szárazjég gőze fulladást, végül halált okoz. Szárazjég használata esetén óvatosság és szakszerű segítségnyújtás javasolt.

szárazjég vízbe helyezve

szokásos nyomáson nem olvad szilárd anyagból folyadékká, hanem közvetlenül szilárd anyagból gázzá változik. Ezt szublimációnak nevezik. Közvetlenül szilárd anyagról gázra változik, bármilyen hőmérsékleten, amely magasabb, mint a rendkívül hideg hőmérséklet. A szárazjég normál levegő hőmérsékleten szublimálódik. A normál levegőnek kitett szárazjég szén-dioxid-gázt bocsát ki, amelynek nincs színe. A szén-dioxid 5,1 atmoszféra feletti nyomáson folyékony lehet.

a szárazjégből kilépő szén-dioxid-gáz olyan hideg, hogy amikor levegővel keveredik, a levegőben lévő vízgőzt köddé hűti, ami vastag fehér füstnek tűnik. A színházban gyakran használják köd vagy füst megjelenésének megteremtésére.

izolálás és termelés

a vegyészek szén-dioxidot kaphatnak a hűtőlevegőből. Ezt hívják levegő desztillációnak. Ez a módszer nem hatékony, mert nagy mennyiségű levegőt kell hűteni, hogy kis mennyiségű CO2-t nyerjen ki. A vegyészek többféle kémiai reakciót is alkalmazhatnak a szén-dioxid elkülönítésére. A szén-dioxid a legtöbb sav és a legtöbb fémkarbonát reakciójában keletkezik. Például a sósav és a kalcium-karbonát (mészkő vagy kréta) közötti reakció szén-dioxidot eredményez:

$\mathrm{2 \ HCl + CaCO_3 \longrightarrow CaCl_2 + H_2CO_3}$

a szénsav (H2CO3) ezután vízre és CO2-ra bomlik. Az ilyen reakciók habzást vagy buborékot okoznak, vagy mindkettőt. Az iparban az ilyen reakciókat sokszor használják a hulladék saváramok semlegesítésére.

égetett mész (CaO), egy vegyi anyag, amely széles körben használják, lehet tenni fűtés mészkő körülbelül 850 kb C. Ez a reakció CO2-t is eredményez:

$\mathrm{CaCO_3 \longrightarrow CaO + CO_2}$

a szén-dioxid az összes széntartalmú üzemanyag, például metán (földgáz), kőolajpárlatok (benzin, dízel, kerozin, propán), szén vagy fa elégetésével is előállítható. A legtöbb esetben a víz is felszabadul. Például a metán és az oxigén közötti kémiai reakció:

$\mathrm{CH_4 + 2 \ O_2 \longrightarrow CO_2 + 2 \ H_2O}$

a szén-dioxidot acélgyárakban állítják elő. A vasat oxidjaiból redukálják koksz egy nagyolvasztóban, nyersvasat és szén-dioxidot állítanak elő:

$\mathrm{Fe_2O_3 + 3 \ CO \longrightarrow 2 \ Fe + 3 \ CO_2}$

az élesztő metabolizálja a cukrot, hogy szén-dioxidot és etanolt, más néven alkoholt állítson elő borok, sörök és más szeszes italok előállításában, de bioetanol előállításában is:

$\mathrm{c_6h_{12} o_6 \longrightarrow 2 \ co_2 + 2 \ c_2h_5oh}$

minden aerob organizmus CO2-t termel, amikor szénhidrátokat, zsírsavakat és fehérjéket oxidál a sejtek mitokondriumában. Az érintett reakciók nagy száma rendkívül összetett és nem könnyen leírható. (Ezek közé tartozik a sejtlégzés, az anaerob légzés és a fotoszintézis). A fotoautotrófok (azaz növények, cianobaktériumok) más reakciót alkalmaznak: a növények felszívják a CO2-t a levegőből, és a vízzel együtt szénhidrátokat képeznek:

$\mathrm{nCO_2 + nH_2O \longrightarrow (CH_2O)n + nO_2}$

a szén-dioxid vízben oldódik, amelyben spontán módon átalakul a CO2 és a H2CO3 között (szénsav). A CO2, H2CO3 és a deprotonált HCO−
3 (bikarbonát) és CO2−
3(karbonát) relatív koncentrációja a savasságtól (pH) függ. Semleges vagy enyhén lúgos vízben (pH > 6.5) a hidrogén-karbonát forma dominál (>50%) a tengervíz pH-jánál a legelterjedtebb (>95%), míg nagyon lúgos vízben (pH > 10.4) az uralkodó (>50%) forma karbonát. A bikarbonát és a karbonát formák nagyon jól oldódnak. Tehát a levegővel egyensúlyban lévő óceánvíz (enyhén lúgos, tipikus pH = 8,2–8,5) körülbelül 120 mg bikarbonátot tartalmaz literenként.

ipari termelés

az ipari szén-dioxidot főként hat folyamatból állítják elő:

természetes szén-dioxid-források befogásával, ahol savanyított víz hatására keletkezik mészkőn vagy dolomiton.
hidrogéngyártó üzemek melléktermékeként, ahol a metán CO2-vé alakul;
fosszilis tüzelőanyagok vagy fa elégetéséből;
mint a cukor erjesztésének mellékterméke sör, whisky és más alkoholtartalmú italok főzésében;
mészkő termikus bomlásából, CaCO3, mész készítésében (kalcium-oxid, CaO);

kémiai reakció

szén-dioxid hozható létre egyszerű kémiai reakcióval:

$\mathrm{C + O_2 \longrightarrow CO_2}$ carbon + oxygen → carbon dioxide

Images for kids

Crystal structure of dry ice
Pellets of “dry ice”, a common form of solid carbon dioxide
Carbon dioxide bubbles in a soft drink.
Dry ice used to preserve grapes after harvest.
Use of a CO2 fire extinguisher.
A carbon dioxide laser.
CO2 in Earth’s atmosphere if half of global-warming emissions are not absorbed.(NASA computer simulation).
a tengervízben oldott pterapod héj a 2100-ra tervezett óceáni kémiához igazítva.
a fotoszintézis és a légzés áttekintése. A szén-dioxid (jobb oldalon) a vízzel együtt oxigént és szerves vegyületeket képez (bal oldalon) fotoszintézis útján, amelyek belélegezhetők a vízbe és (CO2).
a CO2 növekvő szintje fenyegette az Apollo 13 űrhajósokat, akiknek a parancsmodulból származó patronokat kellett adaptálniuk a holdmodul szén-dioxid-mosójának ellátásához, amelyet mentőcsónakként használtak.
CO2 concentration meter using a nondispersive infrared sensor

KGSAU

szén-dioxid tények gyerekeknek