Углерода двуокись

ангидрид угольной кислоты, углекислый газ, CO2, оксид С (IV), высший окисел углерода. В 1756 Дж. Блэк показал, что при разложении карбоната магния выделяется газ — «связанный воздух» (его состав установил в 1789 А. Лавуазье). У. Д. Бесцветный газ, имеющий слегка кисловатые запах и вкус. Плотность 0,0019 г/см3 (0 °С. 0,1 Мн/м2), tпл —56,6 °С. Tkип —78,5 °С, критическая температура 31 °С, критич. Давление 7,62 Мн/м2 (75,2 кгс/см2). При атмосферном давлении и —78,5 °С, минуя жидкое состояние, затвердевает в белую снегообразную массу («сухой лёд»). Жидкая У. Д. Существует при комнатной температуре лишь при давлении больше 5,85 Мн/м2 (58,5 кгс/см2). Плотность жидкой CO2 0,771 г/см2 (20 °С), твёрдой 1,512 г/см3. Молекула газообразной У.

Д. Имеет симметричную форму О=С=О с расстоянием С—О 1,162 Å. Твёрдая CO2 кристаллизуется в кубической гранецентрированной решётке, а=5,62 Å. У. Д. Термически устойчива, диссоциирует на окись углерода и кислород только при температурах выше 2000 °С. Заметно растворима в воде (по массе %). 0,335 (0 °С). 0,169 (20 °С) и частично взаимодействует с ней с образованием угольной кислоты (См. Угольная кислота) H2CO3. Растворяется в органических растворителях. Ацетоне, бензоле, хлороформе, спиртах. Энергично соединяется с основаниями, давая Карбонаты. CO2 не горит и не поддерживает горения. Только очень активные металлы восстанавливают её при высоких температурах (например, магний — при 600 °С, кальций — при 700 °С). CO2 взаимодействует с раскалённым углём.

CO2 + С =2СО (реакция имеет большое значение в металлургии). С аммиаком при 160— 200 °С и давлении 10—40 Мн/м2 (100—400 кгс/см2). CO2 + 2NH3 = CO (NH2)2+ + H2O. В присутствии окиси меди с водородом, образуя метан. У. Д. Входит в состав воздуха. 0,03 объёмных %, общее содержание 2,3․1012 т, в гидросфере, находящейся в равновесии с атмосферой, 1,4․1014 т. CO2 образуется и поступает в атмосферу при горении топлив, гниении органических остатков, брожении, дыхании животных и человека. В результате индустриальных загрязнений содержание У. Д, в атмосфере промышленных городов намного превышает предельно допустимые нормы. Поэтому в ряде технически развитых стран (в том числе и в СССР) осуществляются мероприятия по снижению содержания У.

Д. В атмосферном воздухе (см. Охрана природы). У. Д. Необходима для развития растений, поглощающих её из атмосферы в процессе Фотосинтеза. Атмосферы планет Марса и Венеры содержат У. Д. В качестве основного компонента. Получают У. Д. В промышленности главным образом при обжиге известняка (900—1300 °С) с одновременным получением извести. Очистку 002 осуществляют поглощением её растворами соды, поташа или этаноламина. Хранят и перевозят У. Д. В сжиженном состоянии под давлением 6 Мн/м2 (60 кгс/см2) в стальных баллонах. В лаборатории CO2 обычно получают взаимодействием соляной кислоты с мрамором. Применяется У. Д. В производстве газированных вод, пива и сахара. CO2 идёт на изготовление «сухого льда», который служит для хранения и перевозки скоропортящихся пищевых продуктов.

В химической промышленности CO2 расходуется на получение соды, мочевины, оксикарбоновых кислот, применяется также как теплоноситель в графитовых реакторах. У. Д. Используется для тушения пожаров и при перевозке огнеопасных веществ. Б. А. Поповкин. В сельском хозяйстве У. Д. Используют как удобрение. Недостаток её в воздухе, что часто наблюдается в условиях защищенного грунта, особенно при гидропонной культуре (см. Гидропоника), снижает интенсивность фотосинтеза и урожай. Для улучшения углеродного питания растений в теплицах и парниках проводят газацию, то есть в дневное время подают в них газообразную У. Д. (из баллонов) или очищенные продукты каталитического горения природного горючего газа и твёрдого топлива (содержат до 15% CO2).

Источником газообразной У. Д. Может быть твёрдая У. Д. («сухой лед»), куски которой раскладывают в помещении, а также органические и минеральные удобрения, выделяющие её при разложении. Эффективность удобрения У. Д. Зависит от условий минерального питания растений, освещённости, температуры почвы и воздуха. В организме человека и животных У. Д. Вместе с бикарбонатами образует важную буферную систему (См. Буферные системы) крови. Повышение уровня парциального давления У. Д. В крови увеличивает прочность связи кислорода с гемоглобином. Бездействуя (в том числе непосредственно) на центры продолговатого мозга, У. Д. Участвует в регуляции дыхания и кровообращения. Смесь кислорода (95%) и У. Д. (5%) — так называемый карбоген — используют для лечения отравлений наркотиками, окисью углерода и др.

В больших концентрациях У. Д. Токсична, вызывает гипоксию (См. Гипоксия). Длительное (до нескольких сут) вдыхание У. Д. Даже при концентрации 1,5—3% вызывает головную боль, головокружение, тошноту. При концентрации выше 6% (так называемый критический уровень) теряется работоспособность, появляются сонливость, ослабление дыхания и сердечной деятельности, возникает опасность для жизни. Накопление У. Д. В воздухе с одновременным снижением содержания кислорода может наблюдаться в замкнутых, плохо вентилируемых пространствах (например, в шахтах, сточных колодцах), в помещениях, где осуществляются процессы брожения (например, на пивоваренных заводах). Первая помощь. Вынести пострадавшего на свежий воздух, провести искусственное дыхание.

В воздухе жилых и общественных зданий накопление У. Д. Не достигает критических величин. Её концентрация — один из санитарно-гигиенических показателей степени чистоты воздушной среды. В. Ф. Кириллов. Лит. Реми Г., Курс неорганической химии, пер. С нем., т. 1, М., 1972. Некрасов Б. В., Основы общей химии, 3 изд., т. 1— 2, М., 1973. Ахметов Н. С., Неорганическая химия, 2 изд., М., 1975.