Dwutlenek węgla fakty dla dzieci

strukturalny wzór dwutlenku węgla. C to węgiel, a O to tlen. Linie podwójne reprezentują podwójne wiązanie chemiczne między atomami.

obraz pokazujący, w jaki sposób atomy mogą wypełnić przestrzeń. Czarny to węgiel, a czerwony to tlen.

dwutlenek węgla (CO2) jest związkiem chemicznym. Jest to gaz w temperaturze pokojowej. Zbudowany jest z jednego węgla i dwóch atomów tlenu. Ludzie i zwierzęta uwalniają dwutlenek węgla podczas wydechu. Ponadto, za każdym razem, gdy coś organicznego jest spalane (lub powstaje ogień), wytwarza dwutlenek węgla. Rośliny wykorzystują dwutlenek węgla do produkcji żywności. Proces ten nazywa się fotosyntezą. Właściwości dwutlenku węgla zostały zbadane przez szkockiego naukowca Josepha Blacka w 1750 roku.

dwutlenek węgla jest gazem cieplarnianym. Gazy cieplarniane zatrzymują energię cieplną. Gazy cieplarniane zmieniają klimat i pogodę na naszej planecie, Ziemi. To się nazywa zmiana klimatu. Gazy cieplarniane są przyczyną globalnego ocieplenia, wzrostu temperatury powierzchni Ziemi.

biologiczna rola

dwutlenek węgla jest produktem końcowym w organizmach, które uzyskują energię z rozpadu cukrów, tłuszczów i aminokwasów z tlenem w ramach ich metabolizmu. Jest to proces znany jako oddychanie komórkowe. Obejmuje to wszystkie rośliny, zwierzęta, wiele grzybów i niektóre bakterie. U wyższych zwierząt dwutlenek węgla przemieszcza się we krwi z tkanek ciała do płuc, gdzie jest wydychany. Rośliny pobierają dwutlenek węgla z atmosfery do wykorzystania w fotosyntezie.

suchy lód

suchy lód lub stały dwutlenek węgla to stan stały gazu CO2 poniżej -109,3 °F (-78,5°c). Suchy lód nie występuje naturalnie na ziemi, ale jest stworzony przez człowieka. Jest bezbarwny. Ludzie używają suchego lodu, aby uczynić rzeczy zimnymi, i zrobić napoje gazowane, zabić susły i zamrozić brodawki. Para suchego lodu powoduje uduszenie, a w końcu śmierć. Zaleca się ostrożność i profesjonalną pomoc w przypadku użycia suchego lodu.

suchy lód po włożeniu do wody

przy zwykłym ciśnieniu nie topi się z ciała stałego w ciecz, ale zmienia się bezpośrednio z ciała stałego w gaz. Nazywa się to sublimacją. Zmieni się bezpośrednio z ciała stałego na gaz w dowolnej temperaturze wyższej niż skrajnie niskie temperatury. Suchy lód sublimuje w normalnej temperaturze powietrza. Suchy lód narażony na normalne powietrze wydziela dwutlenek węgla, który nie ma koloru. Dwutlenek węgla może być skroplony pod ciśnieniem powyżej 5,1 atmosfer.

dwutlenek węgla, który wychodzi z suchego lodu, jest tak zimny, że gdy miesza się z powietrzem, chłodzi parę wodną w powietrzu do mgły, która wygląda jak gęsty biały dym. Jest często używany w teatrze, aby stworzyć wygląd mgły lub dymu.

izolacja i produkcja

chemicy mogą uzyskać dwutlenek węgla z powietrza chłodzącego. Nazywają to destylacją powietrza. Metoda ta jest nieefektywna, ponieważ duża ilość powietrza musi być schłodzona, aby wyodrębnić niewielką ilość CO2. Chemicy mogą również użyć kilku różnych reakcji chemicznych do oddzielenia dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla powstaje w reakcjach między większością kwasów a większością węglanów metali. Na przykład reakcja między kwasem chlorowodorowym a węglanem wapnia (wapieniem lub kredą) powoduje powstanie dwutlenku węgla:

$\mathrm{2 \ HCl + caco_3 \longrightarrow CaCl_2 + H_2CO_3}$

kwas węglowy (H2CO3) rozkłada się następnie do wody i CO2. Takie reakcje powodują pienienie lub bulgotanie, lub jedno i drugie. W przemyśle takie reakcje są wielokrotnie wykorzystywane do neutralizacji odpadowych strumieni kwasów.

wapno palone (Cao), substancja chemiczna o szerokim zastosowaniu, może być wytwarzana z wapienia grzewczego do temperatury około 850 °C. W reakcji tej powstaje również CO2:

$\mathrm{CaCO_3 \longrightarrow cao + co_2}$

dwutlenek węgla powstaje również w procesie spalania wszystkich paliw zawierających węgiel, takich jak metan (gaz ziemny), destylaty ropy naftowej (Benzyna, Olej napędowy, NAFTA, propan), węgiel lub drewno. W większości przypadków woda jest również uwalniana. Dla przykładu reakcja chemiczna między metanem a tlenem jest następująca:

$\mathrm{CH_4 + 2 \ o_2 \longrightarrow CO_2 + 2 \ H_2O}$

dwutlenek węgla wytwarzany jest w hutach. Żelazo jest redukowane z tlenków koksem w wielkim piecu produkującym surówkę i dwutlenek węgla:

$\mathrm{Fe_2O_3 + 3 \ co \longrightarrow 2 \ Fe + 3 \ co_2}$

drożdże metabolizują cukier do produkcji dwutlenku węgla i etanolu, znanego również jako alkohol, w produkcji win, piw i innych napojów spirytusowych, ale także w produkcji bioetanolu:

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

wszystkie organizmy tlenowe wytwarzają CO2, gdy utleniają węglowodany, kwasy tłuszczowe i białka w mitochondriach komórek. Duża liczba zaangażowanych reakcji jest niezwykle złożona i nie jest łatwo opisana. (Należą do nich oddychanie komórkowe, oddychanie beztlenowe i fotosynteza). Fotoautotrofy (np. rośliny, cyjanobakterie) wykorzystują inną reakcję: rośliny absorbują CO2 z powietrza i wraz z wodą reagują z nim tworząc węglowodany:

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

dwutlenek węgla jest rozpuszczalny w wodzie, w której spontanicznie współwystępuje między CO2 i CO2.H2CO3 (kwas węglowy). Względne stężenia CO2, H2CO3 i zdeprotonowanych form HCO-
3(wodorowęglan) i CO2−
3 (węglan) zależą od kwasowości (pH). W wodzie obojętnej lub lekko zasadowej (pH > 6.5) przeważa postać wodorowęglanu (>50%), stając się najbardziej rozpowszechnionym (>95%) przy pH wody morskiej, podczas gdy w wodzie bardzo zasadowej (pH > 10.4) dominującą (>50%) formą jest węglan. Formy wodorowęglanowe i węglanowe są bardzo rozpuszczalne. Tak więc woda oceaniczna zrównoważona powietrzem (lekko zasadowa o typowym pH = 8,2–8,5) zawiera około 120 mg wodorowęglanu na litr.

produkcja przemysłowa

przemysłowy dwutlenek węgla jest wytwarzany głównie w sześciu procesach:

poprzez wychwytywanie naturalnych źródeł dwutlenku węgla, gdzie jest wytwarzany przez działanie zakwaszonej wody na wapień lub dolomit.
jako produkt uboczny zakładów produkcji wodoru, w których metan jest zamieniany na CO2;
ze spalania paliw kopalnych lub drewna;
jako produkt uboczny fermentacji cukru w warzeniu piwa, whisky i innych napojów alkoholowych;
z termicznego rozkładu wapienia, CaCO3, w wytwarzaniu wapna (tlenek wapnia, CaO);

reakcja chemiczna

dwutlenek węgla może powstać za pomocą prostej reakcji chemicznej:

$\mathrm{C + O_2 \longrightarrow CO_2}$ 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).
powłoka pterapod rozpuszczona w wodzie morskiej dostosowana do chemii oceanicznej przewidywanej na rok 2100.
przegląd fotosyntezy i oddychania. Dwutlenek węgla (po prawej) wraz z wodą tworzą w procesie fotosyntezy tlen i związki organiczne (po lewej), które mogą być wdychane do wody i (CO2).
rosnący poziom CO2 zagroził astronautom Apollo 13, którzy musieli dostosować Naboje z modułu dowodzenia do zasilania płuczki dwutlenku węgla w module księżycowym, którego używali jako łodzi ratunkowej.
CO2 concentration meter using a nondispersive infrared sensor

KGSAU

dwutlenek węgla fakty dla dzieci