Skystas anglies dioksidas (CO2, anglies dioksidas, anglies dioksidas). Pagrindinės anglies dioksido cheminės savybės

Anglies dioksidas, anglies monoksidas, anglies dioksidas – visa tai yra vienos medžiagos, mums žinomos kaip anglies dioksidas, pavadinimai. Taigi, kokias savybes turi šios dujos ir kokios jų taikymo sritys?

Anglies dioksidas ir jo fizinės savybės

Anglies dioksidas susideda iš anglies ir deguonies. Anglies dioksido formulė atrodo taip – ​​CO₂. Gamtoje jis susidaro degimo ar irimo metu organinės medžiagos. Dujų kiekis ore ir mineraliniuose šaltiniuose taip pat gana didelis. Be to, žmonės ir gyvūnai iškvėpdami taip pat išskiria anglies dvideginį.

Ryžiai. 1. Anglies dioksido molekulė.

Anglies dioksidas yra visiškai bespalvės dujos ir jos nematyti. Jis taip pat neturi kvapo. Tačiau esant didelei koncentracijai, žmogui gali išsivystyti hiperkapnija, tai yra uždusimas. Anglies dioksido trūkumas taip pat gali sukelti sveikatos problemų. Dėl šių dujų trūkumo gali išsivystyti priešinga uždusimui būklė – hipokapnija.

Jei anglies dioksidą dedate žemos temperatūros sąlygomis, tada -72 laipsnių temperatūroje jis kristalizuojasi ir tampa kaip sniegas. Todėl kietas anglies dioksidas vadinamas „sausu sniegu“.

Ryžiai. 2. Sausas sniegas – anglies dioksidas.

Anglies dioksidas yra 1,5 karto tankesnis už orą. Jo tankis 1,98 kg/m³ Cheminis ryšys anglies dioksido molekulėje yra polinis kovalentinis. Jis yra polinis, nes turi deguonies daugiau vertės elektronegatyvumas.

Svarbi sąvoka tiriant medžiagas yra molekulinė ir molinė masė. Anglies dioksido molinė masė yra 44. Šis skaičius susidaro iš molekulę sudarančių atomų santykinių atominių masių sumos. Santykinių atominių masių vertės paimtos iš D.I. lentelės. Mendelejevas ir yra suapvalinti iki sveikųjų skaičių. Atitinkamai, CO₂ molinė masė = 12+2*16.

Norėdami apskaičiuoti anglies dioksido elementų masės dalis, turite vadovautis kiekvienos iš jų masės dalių apskaičiavimo formule. cheminis elementas materijoje.

n– atomų arba molekulių skaičius.
A r– cheminio elemento santykinė atominė masė.
Ponas– santykinė medžiagos molekulinė masė.
Apskaičiuokime santykinę anglies dioksido molekulinę masę.

Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 arba 27% Kadangi anglies dioksido formulė apima du deguonies atomus, tada n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 arba 73 %

Atsakymas: w(C) = 0,27 arba 27 %; w(O) = 0,73 arba 73 %

Anglies dioksido cheminės ir biologinės savybės

Anglies dioksidas pasižymi rūgštinėmis savybėmis, nes yra rūgštus oksidas, o ištirpęs vandenyje sudaro anglies rūgštį:

CO₂+H₂O=H₂CO3

Reaguoja su šarmais, todėl susidaro karbonatai ir bikarbonatai. Šios dujos nedega. Jame dega tik keli aktyvieji metalai pvz magnio.

Kaitinamas anglies dioksidas skyla į smalkės ir deguonis:

2CO₃=2CO+O3.

Kaip ir kiti rūgštiniai oksidai, šios dujos lengvai reaguoja su kitais oksidais:

СaO+Co₃=CaCO3.

Anglies dioksidas yra visų organinių medžiagų dalis. Šių dujų cirkuliacija gamtoje vykdoma padedant gamintojams, vartotojams ir skaidytojams. Gyvenimo procese žmogus per dieną pagamina apie 1 kg anglies dvideginio. Įkvėpdami gauname deguonies, tačiau šiuo metu alveolėse susidaro anglies dioksidas. Šiuo metu vyksta mainai: deguonis patenka į kraują, o anglies dioksidas išsiskiria.

Alkoholio gamybos metu susidaro anglies dioksidas. Šios dujos taip pat yra azoto, deguonies ir argono gamybos šalutinis produktas. Anglies dioksidą būtina naudoti maisto pramonėje, kur anglies dioksidas veikia kaip konservantas, o gesintuvuose randamas skystas anglies dioksidas.

Lentelėje parodytos anglies dioksido CO 2 termofizinės savybės, priklausomai nuo temperatūros ir slėgio. Savybės lentelėje nurodytos esant temperatūrai nuo 273 iki 1273 K ir slėgiui nuo 1 iki 100 atm.

Apsvarstykime tai svarbus turtas anglies dioksidas, pvz.
Anglies dioksido tankis yra 1,913 kg/m3 adresu normaliomis sąlygomis(nr.). Pagal lentelę matyti, kad anglies dioksido tankis labai priklauso nuo temperatūros ir slėgio – didėjant slėgiui, CO 2 tankis ženkliai didėja, o didėjant dujų temperatūrai – mažėja. Taigi, kaitinant 1000 laipsnių, anglies dvideginio tankis sumažėja 4,7 karto.

Tačiau didėjant anglies dioksido slėgiui, jo tankis pradeda didėti, daug labiau nei mažėja kaitinant. Pavyzdžiui, esant 0°C slėgiui ir temperatūrai, anglies dioksido tankis jau padidėja iki 20,46 kg/m 3.

Reikėtų pažymėti, kad padidėjus dujų slėgiui, proporcingai padidėja jo tankio vertė, tai yra, esant 10 atm. specifinė gravitacija anglies dioksido yra 10 kartų daugiau nei esant normaliam atmosferos slėgiui.

Lentelėje parodytos šios anglies dioksido termofizinės savybės:

• anglies dioksido tankis kg/m3;
• savitoji šiluminė talpa, kJ/(kg deg);
• , W/(m deg);
• dinaminis klampumas, Pa s;
• šiluminis difuziškumas, m 2 /s;
• kinematinė klampa, m 2 /s;
• Prandtl numeris.

Pastaba: Būkite atsargūs! Šilumos laidumas lentelėje nurodytas 10 2 laipsniu. Nepamirškite padalyti iš 100!

Anglies dioksido CO 2 termofizinės savybės esant atmosferos slėgiui

Lentelėje parodytos anglies dioksido CO 2 termofizinės savybės, priklausomai nuo temperatūros (nuo -75 iki 1500 ° C) esant atmosferos slėgiui. Pateikiamos šios anglies dioksido termofizinės savybės:

• , Pa·s;
• šilumos laidumo koeficientas, W/(m deg);
• Prandtl numeris.

Lentelėje matyti, kad kylant temperatūrai didėja ir anglies dioksido šilumos laidumas bei dinaminis klampumas. Pastaba: Būkite atsargūs! Šilumos laidumas lentelėje nurodytas 10 2 laipsniu. Nepamirškite padalyti iš 100!

Anglies dioksido CO 2 šilumos laidumas priklausomai nuo temperatūros ir slėgio

anglies dioksido CO 2 šilumos laidumas temperatūrų diapazone nuo 220 iki 1400 K ir esant slėgiui nuo 1 iki 600 atm. Lentelėje pateikti duomenys taikomi skystam CO 2 .

Reikėtų pažymėti, kad Suskystinto anglies dioksido šilumos laidumas mažėja kylant jo temperatūrai, o didėjant slėgiui jis didėja. Anglies dioksidas (dujų fazėje) tampa laidesnis šilumai tiek kylant temperatūrai, tiek didėjant slėgiui.

Šilumos laidumas lentelėje pateiktas matmenimis W/(m deg). Būk atsargus! Šilumos laidumas lentelėje nurodytas 10 3 laipsniais. Nepamirškite padalyti iš 1000!

Anglies dioksido CO 2 šilumos laidumas kritinėje srityje

Lentelėje parodytos anglies dioksido CO 2 šilumos laidumo vertės kritinėje srityje, esant temperatūros diapazonui nuo 30 iki 50°C ir esant slėgiui.
Pastaba: Būkite atsargūs! Šilumos laidumas lentelėje nurodytas 10 3 laipsniais. Nepamirškite padalyti iš 1000! Šilumos laidumas lentelėje nurodytas W/(m deg).

Disociuoto anglies dioksido CO 2 šilumos laidumas aukštoje temperatūroje

Lentelėje pateikiamos disocijuoto anglies dioksido CO 2 šilumos laidumo vertės temperatūros intervale nuo 1600 iki 4000 K ir esant slėgiui nuo 0,01 iki 100 atm. Būk atsargus! Šilumos laidumas lentelėje nurodytas 10 3 laipsniais. Nepamirškite padalyti iš 1000!

Lentelėje pateikiamos vertės skysto anglies dioksido CO 2 šilumos laidumo koeficientas prisotinimo linijoje, priklausomai nuo temperatūros.
Pastaba: Būkite atsargūs! Šilumos laidumas lentelėje nurodytas 10 3 laipsniais. Nepamirškite padalyti iš 1000!
Šilumos laidumas lentelėje nurodytas W/(m deg).

Apie tai, kodėl ir kaip tvarkyti anglies dioksido kiekį akvariume.
Yra žinoma, kad anglies dioksidas yra gyvybiškai svarbus augalams. Fotosintezės metu asimiliuotas CO2 yra pagrindinis Statybinė medžiaga organinių molekulių sintezei. Ir akvariumo augalai nėra išimtis. Trūkstant anglies dioksido, jie tiesiog neturės iš ko kurti savo audinių, o tai labai sulėtins arba visiškai sustabdys jų augimą. Kita vertus, esant anglies dvideginio pertekliui akvariumo vandenyje, žuvys pradeda dusti net tada, kai jame yra didelis deguonies kiekis (Šaknų efektas). Todėl, jei akvariumininkas nori grožėtis gyvais, o ne plastikais, augalais ir žuvimis, jis turi sugebėti išlaikyti anglies dvideginio koncentraciją vandenyje optimaliame diapazone.

Pakankamai tiksliai akvariumininkas mėgėjas gali apskaičiuoti anglies dvideginio kiekį akvariumo vandenyje, jei žino vandens pH vertę ir karbonatinį kietumą, apie kurį bus kalbama šiame straipsnyje. Tačiau pirmiausia reikia atsakyti į šį klausimą: ar akvariumininkui išvis reikia ką nors išmatuoti ir tada ką nors apskaičiuoti? Ar tikrai reikia „patikrinti harmoniją su algebra“? Juk gamtoje viskas sugeba susireguliuoti. Akvariumas taip pat iš esmės yra mažas gamtos „gabalėlis“ ir tai nėra šios taisyklės išimtis. Įprastų (klasikinių)* proporcijų akvariume su pakankamu, bet ne dideliu žuvų skaičiumi reikalingi vandens parametrai dažniausiai nusistato patys. Kad ateityje jos nenukryptų nuo normos, būtina žuvų nepermaitinti, reguliariai ir bent kartą per dvi savaites keisti maždaug ketvirtadalį ar trečdalį vandens tūrio. Ir to tikrai užteks. Per savo gyvenimą žuvys išskiria pakankamai anglies dvideginio, nitratų ir fosfatų, todėl augalai nenuskursta. Savo ruožtu augalai aprūpina žuvis pakankamai deguonies. Pradedant nuo paskutinio XIX amžiaus ketvirčio (nuo N. F. Zolotnickio laikų) ir per didžiąją XX amžiaus dalį, tai darė beveik visi akvariumininkai. Viskas su jais buvo gerai, bet daugelis jų net nežinojo, kas yra akvariumo testai...

Šiuolaikinis akvariumo laikymas be priemonių akvariumo vandens parametrams nustatyti yra tiesiog neįsivaizduojamas. Kas pasikeitė?

Techninės galimybės! Specialios įrangos pagalba pradėjome apgaudinėti gamtą. Mažoje stiklinėje dėžutėje, kuri iš esmės yra tipiškas patalpų akvariumas (ir net 200–300 litrų talpos vidinis tvenkinys yra labai mažas, palyginti su natūraliu rezervuaru), tapo įmanoma sutalpinti daugybę gyvų organizmų, kurie yra niekaip nepalyginama su turimais gamtos ištekliais. Pavyzdžiui, visiškai ramiame ir netrikdomame akvariumo vandenyje, pačiame paviršiuje 0,5-1 mm gylyje, deguonies kiekis gali būti dvigubai didesnis nei vos kelių centimetrų gylyje. Deguonies perėjimas iš oro į vandenį vyksta labai lėtai. Kai kurių tyrinėtojų skaičiavimais, deguonies molekulė vien dėl difuzijos gali pagilėti ne daugiau kaip 2 cm per dieną! Todėl be techninėmis priemonėmis maišant ar aeruojant vandenį, akvariumininkui tiesiog neįmanoma užpildyti akvariumo „papildomomis“ žuvimis. Šiuolaikinė akvariumo įranga leidžia pasodinti ir sėkmingai kurį laiką akvariume išlaikyti ankstesniais laikais neįsivaizduojamą žuvų kiekį, o šviesios lempos leidžia labai tankiai apsodinti akvariumą augalais ir net padengti jo dugną storu richijos sluoksniu!

Tai akvariumo dugno fragmentas. Jis tankiai apsodintas žemės dangos augalai: glossostigma (Glossostigma elatinoides), Java samanos (Vesicularia dubyana) ir Riccia fluitans. Pastaroji dažniausiai plūduriuoja šalia paviršiaus, tačiau galima priversti augti ir apačioje. Norėdami tai padaryti, akvariumas turi būti ryškiai apšviestas ir į vandenį tiekiamas anglies dioksidas.
Neatsitiktinai Amano krevetės buvo įtrauktos į kadrą, kažkas turi atidžiai ir kruopščiai atrinkti likusį maistą iš skrajučių tirščių.
Tačiau nereikia pamiršti, kad apgauta gamta nuo tos akimirkos, kai itin tankiai apgyvendinome akvariumą gyvais organizmais, už nieką nebeatsako! Tvarus tokios sistemos gyvybingumas dabar jokiu būdu nėra garantuotas. Už aplinkos chaosą, kurį akvariumininkas sukūrė savo akvariume, bus atsakingas jis ir tik jis. Net ir nedidelė klaida sukels ekologinę katastrofą. O kad nesuklystumėte, reikia žinoti, kaip ir kodėl keičiasi bent pagrindiniai vandens parametrai. Laiku juos stebėdami, galite greitai įsikišti į perpildytos ir dėl to nestabilios sistemos veikimą, aprūpindami ją trūkstamais ištekliais ir pašalindami perteklines atliekas, kurių pati akvariumo „biocenozė“ nepajėgia panaudoti. Vienas iš būtinų išteklių akvariumui su gyvais augalais yra anglies dioksidas.

Nuotrauka daryta Takashi Amano seminare Maskvoje 2003 m. Tai akvariumo vaizdas iš galo. Čia nėra jokio dirbtinio fono. Jį kurs išilgai itin tankiai susodinti augalai galinė siena. Kad jie augtų vienas kito „uždusindami“, iš karto buvo panaudotos kelios gudrybės, remiantis akvariumu. aukštųjų technologijų. Tai specialus daugiasluoksnis, nerūgštinantis dirvožemis, turtingas augalams prieinamų mineralų, labai ryškus šviesos šaltinis su specialiai parinktu spektru ir žinoma prietaisas, kuris praturtina vandenį CO2 (viską gamina ADA)

Sistemos, praturtinančios akvariumo vandenį anglies dioksidu, dalis Iš arti. Išorėje pritvirtintas prietaisas, leidžiantis vizualiai valdyti dujų burbuliukų tiekimą į akvariumą. Viduje yra difuzorius. Aiškumo dėlei seminaro organizatoriai labai stipriai išleido dujas ir iš difuzoriaus pakilo visa kolona burbulų. Akvariumo augalams nereikia tiek daug anglies dvideginio. Įprastu režimu, kai tiekiama daug mažiau dujų, beveik neturėtų būti matomi burbuliukai, nes anglies dioksidas greitai ištirpsta vandenyje. Taigi vešli augmenija Takashi Amano „natūraliame“ akvariume savaime neauga - tam reikia specialios įrangos. Taigi šis akvariumas nėra toks „natūralus“, jis veikiau žmogaus sukurtas!

Žemės atmosferoje yra labai mažai CO2 – tik 0,03%. Sausame atmosferos ore, esant standartiniam barometriniam slėgiui (760 mm Hg), jo dalinis slėgis yra tik 0,2 mm. rt. Art. (0,03 % iš 760). Tačiau net ir šio labai mažo kiekio pakanka, kad jis prasmingai parodytų savo buvimą akvariumininkui. Pavyzdžiui, distiliuotas arba gerai nusūdytas vanduo, pakankamai ilgai stovėjęs atvirame inde, kad pasiektų pusiausvyrą su atmosferos oru**, šiek tiek rūgštus. Taip atsitiks, nes jame ištirps anglies dioksidas.

Esant aukščiau nurodytam daliniam anglies dioksido slėgiui, jo koncentracija vandenyje gali siekti 0,6 mg/l, todėl pH sumažės iki 5,6. Kodėl? Faktas yra tas, kad kai kurios anglies dioksido molekulės (ne daugiau kaip 0,6%) sąveikauja su vandens molekulėmis ir sudaro anglies rūgštį:
CO2+H2O H2CO3
Anglies rūgštis disocijuoja į vandenilio jonus ir bikarbonato jonus: H2CO3 H+ + HCO3-
To pakanka distiliuotam vandeniui parūgštinti. Prisiminkime, kad pH indikatorius (aktyvi vandens reakcija) tiksliai atspindi vandenilio jonų kiekį vandenyje. Tai yra neigiamas jų koncentracijos logaritmas.

Gamtoje lietaus lašai rūgštinami taip pat. Todėl net ir ekologiškai švariuose regionuose, kur lietaus vanduo neturi sieros ir azoto rūgščių, jis vis tiek yra šiek tiek rūgštus. Tada, eidamas per dirvą, kur anglies dvideginio kiekis daug kartų didesnis nei atmosferoje, vanduo dar labiau prisotinamas anglies dioksido.

Tada, sąveikaudamas su uolienomis, kuriose yra kalkakmenio, toks vanduo karbonatus paverčia labai tirpiais bikarbonatais:

CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2

Ši reakcija yra grįžtama. Jis gali būti perkeltas į dešinę arba į kairę, priklausomai nuo anglies dioksido koncentracijos. Jeigu CO2 kiekis išlieka pastovus pakankamai ilgai, tai tokiame vandenyje nusistovi anglies dvideginio ir kalkių pusiausvyra: nesusidaro nauji hidrokarbonato jonai. Jei CO2 vienaip ar kitaip bus pašalintas iš pusiausvyros sistemos, jis pasislinks į kairę, o iš bikarbonatų turinčio tirpalo nusės praktiškai netirpus kalcio karbonatas. Taip atsitinka, pavyzdžiui, verdant vandenį (tai žinomas būdas sumažinti karbonato kietumą, tai yra Ca(HCO3)2 ir Mg(HCO3)2 koncentraciją vandenyje). Tas pats procesas stebimas paprasto artezinio vandens nusėdimo metu, kuris buvo po žeme aukštas kraujo spaudimas ir jame ištirpo daug anglies dvideginio. Patekęs į paviršių, kur dalinis CO2 slėgis yra žemas, šis vanduo išskiria anglies dioksido perteklių į atmosferą, kol susibalansuoja su juo. Tuo pačiu metu jame atsiranda balkšvas drumstumas, susidedantis iš kalkakmenio dalelių. Stalaktitai ir stalagmitai susidaro lygiai tuo pačiu principu: iš požeminių sluoksnių išsiliejęs vanduo išlaisvinamas nuo anglies dvideginio pertekliaus, o kartu ir kalcio bei magnio karbonatų. Ir iš esmės tokia pati reakcija vyksta ant daugelio akvariumo augalų lapų, kai jie aktyviai fotosintezuoja ryškioje šviesoje, o anglies dioksidas uždaroje akvariumo erdvėje baigiasi. Čia jų lapai pradeda „pilkėti“, pasidengę kalcio karbonato pluta, bet kadangi visas laisvas anglies dioksidas pašalinamas iš vandens, pH nenumaldomai pakyla. Paprastai augalai gali pakelti akvariumo vandens pH iki 8,3–8,5. Esant tokiam aktyvios vandens reakcijos indikatoriui, jame beveik nėra anglies dioksido molekulių, o augalai (tos rūšys, kurios gali tai padaryti, ir daugelis gali) užsiima anglies dioksido išgavimu iš bikarbonatų.

Ca(HCO3)2 –> CO2 (absorbuoja augalas) + CaCO3 + H2O

Paprastai jie negali pakelti pH dar aukščiau, nes tolesnis jo didinimas labai pablogina pačių augalų funkcinę būklę: sulėtėja fotosintezė, taigi ir CO2 pašalinimas iš sistemos, o ore esantis anglies dioksidas tirpsta vandens, stabilizuoja pH. Akvariumo augalai Taigi jie tiesiogine prasme gali pasmaugti vienas kitą. Tos rūšys, kurios geriau išskiria anglies dioksidą iš angliavandenių, turi naudos, o tos, kurios to negali, pavyzdžiui, Madagaskaro grupės rotalai ir aponogetonai, kenčia. Būtent šiuos augalus akvariumininkai laiko pačiais subtiliausiais.

Vandens augalai šiame akvariume nėra pačios geriausios būklės. Ilgą laiką jis egzistavo ūmaus anglies dioksido trūkumo sąlygomis, vėliau buvo organizuotas jo tiekimas. Rezultatai akivaizdūs. Šviežia viršūnių žaluma kalba pati už save. Anglies dioksido tiekimo poveikis ypač pastebimas rotalams (Rotala macrandra). Jie beveik mirė, kaip rodo apatinės stiebų dalys, kuriose beveik visiškai nebuvo lapų, tačiau jie atgijo ir davė gražius rausvus lapus, kurie labai greitai augo net tiekiant dujas.

Tie augalai, kurie gali skaidyti bikarbonatus, yra atkaklesni. Tai yra tvenkiniai, Vallisneria ir Echinodorus. Tačiau tankūs elodėjų tankiai gali juos pasmaugti. Elodea gali dar efektyviau išgauti anglies dioksidą, surištą su bikarbonatais:
Ca(HCO3)2 –> 2CO2 (absorbuoja augalas) + Ca(OH)2
Jei vandens karbonatinis kietumas yra pakankamai didelis, tai dėl šio proceso akvariumo vandens pH gali padidėti iki 10, o tai pavojinga ne tik kitiems augalams, bet ir didžiajai daugumai akvariumo žuvų. didelės vertės Dėl pH neįmanoma auginti daugelio augalų, o daugelis akvariumo žuvų rūšių tikrai nemėgsta šarminio vandens.

Ar įmanoma ištaisyti situaciją padidinus akvariumo aeraciją tikintis, kad dėl didelio anglies dioksido tirpumo akvariumo vanduo bus praturtintas CO2? Iš tiesų, esant normaliam atmosferos slėgiui ir 20°C temperatūrai, viename litre vandens galėtų ištirpti 1,7 g anglies dioksido. Tačiau tai atsitiktų tik tuo atveju, jei dujų fazė, su kuria šis vanduo liečiasi, sudarytų tik CO2. O susilietus su atmosferos oru, kurio 1 litre vandens yra tik 0,03% CO2, iš šio oro gali praeiti tik 0,6 mg – tai pusiausvyros koncentracija, atitinkanti dalinį anglies dioksido slėgį atmosferoje jūros lygyje. Jei anglies dvideginio kiekis akvariumo vandenyje yra mažesnis, tai aeracija jį iš tikrųjų padidins iki 0,6 mg/l ir ne daugiau! Tačiau paprastai anglies dvideginio kiekis akvariumo vandenyje vis tiek yra didesnis nei nurodyta vertė, o aeracija sukels tik CO2 praradimą.

Problemą galima išspręsti dirbtinai tiekiant anglies dioksidą į akvariumą, juolab, kad tai jokiu būdu nėra sunku. Šiuo klausimu jūs netgi galite apsieiti be patentuotos įrangos, o tiesiog naudoti alkoholinės fermentacijos procesus cukraus tirpale su mielėmis ir kai kuriuos kitus labai paprastus įrenginius, apie kuriuos netrukus kalbėsime.

Tačiau čia turime suvokti, kad tai darydami dar kartą apgaudinėjame gamtą. Neapgalvotas akvariumo vandens prisotinimas anglies dioksidu nieko gero neduos. Tokiu būdu galite greitai nužudyti žuvis, o vėliau ir augalus. Anglies dioksido tiekimo procesas turi būti griežtai kontroliuojamas. Nustatyta, kad žuvims CO2 koncentracija akvariumo vandenyje neturi viršyti 30 mg/l. Ir daugeliu atvejų ši vertė turėtų būti dar bent trečdaliu mažesnė. Prisiminkime, kad stiprūs pH svyravimai kenkia ir žuvims, o papildomas anglies dvideginio kiekis greitai parūgština vandenį.

Kaip įvertinti CO2 kiekį ir užtikrinti, kad vandeniui prisotinus šių dujų pH vertės šiek tiek svyruotų ir liktų žuvims priimtinose ribose? Čia neapsieisime be formulių ir matematinių skaičiavimų: akvariumo vandens hidrochemija, deja, gana „sausa“ tema.

Santykį tarp anglies dioksido, vandenilio jonų ir bikarbonato jonų koncentracijų gėlo vandens akvariumo vandenyje atspindi Hendersono-Hasselbacho lygtis, kuri mūsų atveju bus tokia:
/ = K1
kur K1 yra tariamoji anglies rūgšties disociacijos konstanta pirmajame etape, atsižvelgiant į jonų pusiausvyrą su visu anglies dioksido kiekiu vandenyje - bendras analitiškai nustatytas anglies dioksidas (tai yra tiek tiesiog ištirpusios CO2 molekulės, tiek hidratuotos molekulės anglies rūgšties forma – H2CO3). 25°C temperatūrai ši konstanta lygi 4,5*10-7. Kvadratiniuose skliaustuose nurodoma molinė koncentracija.

Formulės pertvarkymas suteikia:

pH vertes galima nustatyti naudojant standartinius akvariumo testus. Pažymėtina, kad KH testas nustato bikarbonato jonų kiekį vandenyje (o ne kalcio jonų) ir yra tinkamas mūsų tikslams. Vienintelis jo naudojimo nepatogumas yra susijęs su būtinybe perskaičiuoti laipsnius M, tačiau tai nėra sunku. Tam pakanka karbonato kietumo vertę, gautą atlikus bandymo procedūrą laipsniais, padalyti iš 2,804. Vandenilio jonų koncentracija, išreikšta pH, taip pat turi būti konvertuojama į M, tam reikia padidinti 10 iki galios lygi vertei pH su neigiamu ženklu:

Norint konvertuoti pagal (2) formulę apskaičiuotą vertę iš M į mg/l CO2, ją reikia padauginti iš 44000.

Naudodamiesi Hendersono-Hasselbacho lygtimi, galite apskaičiuoti bendro analitiškai nustatyto anglies dioksido koncentraciją akvariume, jei akvariumininkas nenaudojo specialių reagentų pH stabilizuoti, o humuso ir kitų organinių rūgščių kiekis jo akvariume yra vidutinis (tai gali Mėgėjui pakankamu tikslumu vertinama pagal akvariumo vandens spalvą: jei jis neatrodo kaip Amazonės „juodieji vandenys“, yra bespalvis arba tik šiek tiek spalvotas, vadinasi, jų ten nėra daug) .

Tie, kurie yra susipažinę su kompiuteriu, ypač su "Excel" skaičiuoklėmis, gali, remdamiesi aukščiau pateikta formule ir K1 verte, sudaryti išsamias lenteles, atspindinčias anglies dioksido kiekį, priklausomai nuo karbonato kietumo ir pH. Pateiksime sutrumpintą, bet, tikėkimės, naudingą akvariumininkams mėgėjams tokios lentelės versiją, kuri leidžia iš karto automatiškai apskaičiuoti anglies dioksido kiekį vandenyje:
Minimalios vandens pH vertės akvariume esant tam tikram karbonato kietumui, kai anglies dvideginio kiekis dar nėra pavojingas žuvims (raudoni skaičiai stulpeliuose), ir maksimali leistinos vertės pH, kuriame fotosintezė vis dar gana efektyviai vyksta augaluose, kurie negali išskirti anglies dvideginio iš bikarbonatų. 25°C temperatūrai.

Jei nuspręsite tiekti anglies dioksidą į akvariumą, sureguliuokite jo tiekimą taip, kad atitinkamo karbonato kietumo pH vertės būtų tarp raudonos ir žalios spalvos. Šviesiu paros metu pasikeis aktyvi vandens reakcija (dažniausiai padidėja pH) ir į šią aplinkybę reikia atsižvelgti nustatant įrangą. Pabandykite susireguliuoti iki intervalo vidurio, tada pH vertė greičiausiai neperšoks už savo ribų. Jei CO2 tiekimas reguliuojamas pH reguliatoriumi, kuris išjungia dujų tiekimą pH nukritus iki iš anksto nustatyto lygio, tai šis lygis neturi būti žemesnis nei žuvims priimtinas minimumas. Naudoti pH reguliatorių yra efektyviausia ir saugiausia, tačiau jis pats yra gana brangus.

Šios nuotraukos pirmame plane – kita rotala (Rotala wallichii). Kairėje yra upės švyturys (Mayaca fluviatilis). Ji taip pat yra laisvo anglies dioksido vandenyje gerbėja. Esant tinkamam apšvietimui ir anglies dvideginio kiekiui akvariume 15–20 mg/l, šie vandens augalai padengtas deguonies burbulais, fotosintezė yra tokia efektyvi

Be to, augalus galite maitinti CO2, naudodami specialias tabletes, įdėtas į specialų įrenginį akvariume. Jie palaipsniui išskiria anglies dioksidą į vandenį. Tuo pačiu tikslu į akvariumą galite įpilti mažai mineralizuoto gazuoto vandens prasidėjus paros valandoms (natūraliai be maisto priedai!). Šiame straipsnyje pateikta lentelė ir skaičiuoklė padės įvertinti šių priemonių efektyvumą.

Lentelėje taip pat nurodytos pH vertės, kurias esant tam tikram karbonatiniam kietumui gerai aeruotas vanduo patenka į kambario akvariumą, jei jame yra vidutiniškai žuvų ir jei vandens oksidacija jame nėra didelė. Kitaip tariant, jei anglies dioksido tiekimas į akvariumą staiga nutrūksta, galime tikėtis, kad per kelias valandas vandens pH padidės iki maždaug šių verčių. Skaičiai paskutinėje šios lentelės eilutėje yra tam tikro karbonato kietumo vandens pH, kuris yra pusiausvyroje su atmosfera. Matyti, kad jie dar aukštesni. Natūraliuose rezervuaruose, švarių upių slenksčiuose, kur vanduo užverda ir į atmosferą išskiria visą perteklinį (nepusiausvyrą) anglies dvideginį, tokios pH vertės iš tikrųjų susidaro. Patalpose dalinis anglies dvideginio slėgis ore yra didesnis nei atvirame ore, o akvariumo dirvožemyje ir filtre vykstantys procesai lemia anglies dvideginio ir vandenilio jonų susidarymą. Visa tai užtikrina, kad anglies dvideginio kiekis akvariumų vandenyje yra didesnis nei natūraliomis sąlygomis, o vanduo juose, turintis tokį patį karbonatinį kietumą, pasirodo rūgštesnis.

Dabar atkreipkime dėmesį į šį faktą. Anglies rūgštis, kuri susidaro ištirpus atmosferos anglies dioksidui vandenyje, sumažina distiliuoto vandens pH iki 5,6, o vanduo, kurio karbonatinis kietumas, pavyzdžiui, lygus 5 kH, būdamas pusiausvyroje su atmosferos dujomis, turi aktyvi reakcija 8.4. Lengvai pastebimas toks modelis: kuo didesnis vandens karbonatinis kietumas, tuo jis šarmesnis. Tiesą sakant, ši taisyklė žinoma daugeliui, tačiau ne visi akvariumininkai tai žino mes kalbame apie konkrečiai apie karbonatinį kietumą. Iš tiesų, jei bendraujate tik su natūraliais gėlais vandenimis, kuriuose karbonatinis kietumas, kaip taisyklė, labai prisideda prie bendro kiekio, galite apie tai negalvoti, tačiau dirbtinai paruoštame vandenyje viskas gali būti kitaip. Pavyzdžiui, pridėjus kalcio chlorido, padidės vandens kietumas, bet ne pH. Ką natūralūs vandenys paprastai turi silpnai šarminę aktyvią reakciją būtent dėl ​​to, kad juose yra bikarbonato jonų. Kartu su vandenyje ištirpusiu anglies dioksidu jie sudaro anglies dvideginio-bikarbonato buferinę sistemą, kuri stabilizuoja vandens pH šarminėje diapazone, kuo daugiau, tuo didesnė bikarbonatų koncentracija (karbonato kietumas). Norėdami suprasti, kodėl taip atsitinka, ir pasirinkti optimalias akvariumo karbonato kietumo vertes, vėl turite remtis Henderson-Hasselbach formule.

V. Kovaliovas,

*Klasikinės akvariumo proporcijos yra tokios: plotis lygus arba ne daugiau kaip ketvirtadaliu mažesnis už aukštį. Aukštis neviršija 50 cm Ilgis, iš esmės, neribojamas. Pavyzdys – 1 m ilgio, 40 cm pločio ir 50 cm aukščio akvariumas.Biologinę pusiausvyrą tokiame kambariniame tvenkinyje nustatyti gana nesunku.

**Pusiausvyra su atmosferos oru suprantame vandens būseną, kai jame ištirpusių dujų koncentracijos (įtempimai) atitinka šių dujų dalinius slėgius atmosferoje. Sumažėjus bet kokių dujų slėgiui, tų dujų molekulės pradės išeiti iš vandens, kol vėl bus pasiekta pusiausvyros koncentracija. Ir atvirkščiai, jei padidės dalinis dujų slėgis virš vandens, daugiau šių dujų ištirps vandenyje

(IV), anglies dioksidas arba anglies dioksidas. Jis taip pat vadinamas anglies anhidridu. Tai visiškai bespalvės, bekvapės rūgštaus skonio dujos. Anglies dioksidas yra sunkesnis už orą ir blogai tirpsta vandenyje. Esant žemesnei nei -78 laipsnių temperatūrai, jis kristalizuojasi ir tampa panašus į sniegą.

Ši medžiaga iš dujinės būsenos pereina į kietą, nes esant tokioms sąlygoms ji negali egzistuoti skystoje būsenoje Atmosferos slėgis. Anglies dioksido tankis normaliomis sąlygomis yra 1,97 kg/m3 – 1,5 karto didesnis. Anglies dioksidas kieto pavidalo vadinamas „sausuoju ledu“. Jis tampa skysta būsena, kurioje, padidėjus slėgiui, galima ilgai laikyti. Pažvelkime atidžiau į šią medžiagą ir jos savybes cheminė struktūra.

Anglies dioksidas, kurio formulė yra CO2, susideda iš anglies ir deguonies ir gaunamas degant arba irstant organinėms medžiagoms. Anglies monoksidas randamas ore ir požeminiuose mineraliniuose šaltiniuose. Iškvėpdami žmonės ir gyvūnai taip pat išskiria anglies dvideginį. Augalai be šviesos jį išskiria ir intensyviai įsisavina fotosintezės metu. Dėl visų gyvų būtybių ląstelių medžiagų apykaitos proceso anglies monoksidas yra vienas iš pagrindinių komponentų supančią gamtą.

Šios dujos nėra toksiškos, tačiau susikaupus didelėms koncentracijoms, gali prasidėti uždusimas (hiperkapnija), o esant jo trūkumui išsivysto priešinga būklė – hipokapnija. Anglies dioksidas perduoda ir atspindi infraraudonuosius spindulius. Tai tiesiogiai veikia visuotinį atšilimą. Taip yra dėl to, kad jo kiekis atmosferoje nuolat didėja, o tai sukelia šiltnamio efektą.

Anglies dioksidas gaminamas pramoniniu būdu iš dūmų ar krosnių dujų arba skaidant dolomito ir kalkakmenio karbonatus. Šių dujų mišinys kruopščiai nuplaunamas specialus sprendimas, sudarytas iš kalio karbonato. Tada jis virsta bikarbonatu ir kaitinant suyra, todėl išsiskiria anglies dioksidas. Anglies dioksidas (H2CO3) susidaro iš anglies dioksido, ištirpusio vandenyje, bet šiuolaikinėmis sąlygomis Jie taip pat gauna tai kitais, progresyvesniais metodais. Išvalius anglies dioksidą, jis suspaudžiamas, atšaldomas ir pumpuojamas į cilindrus.

Pramonėje ši medžiaga plačiai ir visuotinai naudojama. Maisto gamintojai jį naudoja kaip raugiklį (pavyzdžiui, tešlai gaminti) arba kaip konservantą (E290). Anglies dioksido pagalba gaminami įvairūs tonizuojantys gėrimai ir gazuoti gėrimai, kuriuos taip mėgsta ne tik vaikai, bet ir suaugusieji. Anglies dioksidas naudojamas kepimo soda, alaus, cukraus ir putojančių vynų gamyboje.

Anglies dioksidas taip pat naudojamas efektyvių gesintuvų gamyboje. Anglies dioksido pagalba sukuriama aktyvi terpė, kuri būtina esant aukštai temperatūrai suvirinimo lankas Anglies dioksidas skyla į deguonį ir anglies monoksidą. Deguonis sąveikauja su skystas metalas ir jį oksiduoja. Skardinėse esantis anglies dioksidas naudojamas pneumatiniuose ginkluose ir pistoletuose.

Lėktuvų modeliuotojai šią medžiagą naudoja kaip kurą savo modeliams. Naudodami anglies dioksidą galite žymiai padidinti šiltnamyje auginamų augalų derlių. Jis taip pat plačiai naudojamas pramonėje, kurioje maisto produktai išsaugomi daug geriau. Jis naudojamas kaip šaltnešis šaldytuvuose, šaldikliai, elektros generatoriai ir kitos šiluminės elektrinės.

Bespalvis ir bekvapis. Svarbiausias kraujotakos ir kvėpavimo reguliatorius. Ne toksiškas. Be jo nebūtų sočių bandelių ir maloniai aitrų gazuotų gėrimų. Iš šio straipsnio sužinosite, kas yra anglies dioksidas ir kaip jis veikia žmogaus organizmą...

Daugelis iš mūsų gerai neprisimena mokyklos fizikos ir chemijos kurso, tačiau žinome: dujos yra nematomos ir, kaip taisyklė, neapčiuopiamos, todėl klastingos. Todėl prieš atsakydami į klausimą, ar anglies dioksidas kenkia organizmui, prisiminkime, kas tai yra.

Žemės antklodė

CO2 yra anglies dioksidas. Tai taip pat yra anglies dioksidas, anglies monoksidas (IV) arba anglies anhidridas. Normaliomis sąlygomis tai bespalvės, bekvapės rūgštaus skonio dujos.

Esant atmosferos slėgiui, anglies dioksidas turi dvi agregacijos būsenas: dujinę (anglies dioksidas yra sunkesnis už orą ir blogai tirpsta vandenyje) ir kietą (-78 °C temperatūroje virsta sausu ledu).

Anglies dioksidas yra vienas iš pagrindinių komponentų aplinką. Jis randamas ore ir požeminiuose mineraliniuose vandenyse, išsiskiria žmonėms ir gyvūnams kvėpuojant, dalyvauja augalų fotosintezėje.

Anglies dioksidas aktyviai veikia klimatą. Jis reguliuoja planetos šilumos mainus: perduoda ultravioletinę spinduliuotę ir blokuoja infraraudonoji spinduliuotė. Šiuo atžvilgiu anglies dioksidas kartais vadinamas Žemės antklode.

O2 – energija. CO2 – kibirkštis

Anglies dioksidas lydi žmogų visą gyvenimą. Anglies dioksidas, būdamas natūralus kvėpavimo ir kraujotakos reguliatorius, yra neatskiriama medžiagų apykaitos sudedamoji dalis.

Per valandą įkvėpdamas apie 30 litrų deguonies, žmogus išskiria 20–25 litrus anglies dvideginio.

Įkvėpdamas žmogus pripildo plaučius deguonimi. Tuo pačiu metu alveolėse (specialūs plaučių „burbuliukai“) vyksta dvipusis apsikeitimas: deguonis patenka į kraują, o iš jo išsiskiria anglies dioksidas. Vyras iškvepia. CO2 yra vienas iš galutinių medžiagų apykaitos produktų. Vaizdžiai tariant, deguonis yra energija, o anglies dioksidas yra jį uždeganti kibirkštis.

Anglies dioksidas organizmui ne mažiau svarbus nei deguonis. Tai fiziologinis kvėpavimo stimuliatorius: veikia smegenų žievę ir stimuliuoja kvėpavimo centrą. Signalas kitam įkvėpimui yra ne deguonies trūkumas, o anglies dioksido perteklius. Juk medžiagų apykaita ląstelėse ir audiniuose yra nenutrūkstama, jos galutiniai produktai turi būti nuolat šalinami.

Be to, anglies dioksidas turi įtakos hormonų sekrecijai, fermentų veiklai ir biocheminių procesų greičiui.

Dujų mainų pusiausvyra

Anglies dioksidas yra netoksiškas, nesprogus ir visiškai nekenksmingas žmonėms. Tačiau anglies dvideginio ir deguonies balansas yra nepaprastai svarbus normaliam gyvenimui. Anglies dioksido trūkumas ir perteklius organizme sukelia atitinkamai hipokapniją ir hiperkapniją.

Hipokapnija - CO2 trūkumas kraujyje. Jis atsiranda dėl gilaus, greito kvėpavimo, kai į organizmą patenka daugiau deguonies nei reikia. Pavyzdžiui, per intensyviai fizinė veikla. Pasekmės gali būti įvairios: nuo lengvo galvos svaigimo iki sąmonės netekimo.

Hiperkapnija - CO2 perteklius kraujyje. Žmogus įkvepia (kartu su deguonimi, azotu, vandens garais ir inertinėmis dujomis) 0,04 % anglies dvideginio, o iškvepia 4,4 %. Jei esate mažas kambarys Su prasta ventiliacija, anglies dioksido koncentracija gali viršyti normą. Dėl to gali atsirasti galvos skausmas, pykinimas ir mieguistumas. Tačiau dažniausiai lydi hiperkapnija ekstremalios situacijos: kvėpavimo aparato gedimas, kvėpavimo sulaikymas po vandeniu ir kt.

Taigi, priešingai nei mano dauguma žmonių, anglies dvideginis tokiais kiekiais, kokius suteikia gamta, yra būtinas žmogaus gyvybei ir sveikatai. Be to, jis rado platų pramoninis pritaikymas ir atneša žmonėms daug praktinės naudos.

Putojantys burbulai virėjų paslaugoms

CO2 naudojamas daugelyje sričių. Tačiau, ko gero, anglies dioksidas labiausiai paklausus maisto pramonėje ir maisto gaminime.

Anglies dioksidas susidaro mielinėje tešloje, veikiant fermentacijai. Būtent jos burbuliukai atpalaiduoja tešlą, todėl ji tampa ori ir padidina jos tūrį.

Anglies dioksido pagalba gaminami įvairūs gaivieji gėrimai: gira, mineralinis vanduo ir kiti vaikų ir suaugusiųjų pamėgti gaivieji gėrimai. Šie gėrimai yra populiarūs tarp milijonų vartotojų visame pasaulyje, daugiausia dėl putojančių burbuliukų, kurie taip juokingai sprogo taurėje ir taip maloniai „duria“ nosį.

Ar anglies dioksidas, esantis gazuotuose gėrimuose, gali prisidėti prie hiperkapnijos ar kitokios žalos sveikam organizmui? Žinoma ne!

Pirma, anglies dioksidas, naudojamas gaminant gazuotus gėrimus, yra specialiai paruoštas naudoti maisto pramonėje. Tokiais kiekiais, kokiais jis yra soda, jis yra visiškai nekenksmingas sveikų žmonių organizmui.

Antra, atidarius buteliuką, didžioji anglies dioksido dalis išgaruoja iš karto. Likę burbuliukai „išgaruoja“ gėrimo metu, palikdami tik būdingą šnypštimą. Dėl to į organizmą patenka nereikšmingas anglies dioksido kiekis.

„Tada kodėl gydytojai kartais draudžia gerti gazuotus gėrimus? - Jūs klausiate. Anot medicinos mokslų kandidatės, gydytojos gastroenterologės Alenos Aleksandrovnos Tyazhevos, taip yra dėl to, kad yra nemažai virškinimo trakto ligų, kurioms gydyti skiriama speciali griežta dieta. Kontraindikacijų sąraše yra ne tik gėrimai, kuriuose yra dujų, bet ir daugelis maisto produktų. Sveikas žmogus gali nesunkiai į savo racioną įtraukti saikingą kiekį gazuotų gėrimų ir karts nuo karto leisti sau stiklinę kolos.

Išvada

Anglies dioksidas yra būtinas tiek planetos, tiek atskiro organizmo gyvybei palaikyti. CO2 veikia klimatą, veikdamas kaip savotiška antklodė. Be jo medžiagų apykaita neįmanoma: medžiagų apykaitos produktai iš organizmo palieka anglies dvideginio. Tai taip pat yra nepakeičiamas visų mėgstamų gazuotų gėrimų komponentas. Būtent anglies dioksidas sukuria žaismingus burbulus, kurie kutena nosį. Tuo pačiu metu jis yra visiškai saugus sveikam žmogui.