Sıvı karbondioksit (CO2, karbondioksit, karbondioksit). Karbondioksitin temel kimyasal özellikleri

Karbon dioksit, karbon monoksit, karbondioksit - bunların hepsi bizim karbondioksit olarak bildiğimiz bir maddenin isimleridir. Peki bu gazın özellikleri nelerdir ve kullanım alanları nelerdir?

Karbondioksit ve fiziksel özellikleri

Karbon dioksit karbon ve oksijenden oluşur. Karbon dioksitin formülü şuna benzer: CO₂. Doğada yanma veya çürüme sırasında oluşur organik madde. Havadaki ve mineral kaynaklardaki gaz içeriği de oldukça yüksektir. Ayrıca insanlar ve hayvanlar da nefes verirken karbondioksit yayarlar.

Pirinç. 1. Karbondioksit molekülü.

Karbondioksit tamamen renksiz bir gazdır ve görülemez. Ayrıca kokusu da yoktur. Ancak yüksek konsantrasyonlarda kişide hiperkapni yani boğulma gelişebilir. Karbondioksit eksikliği de sağlık sorunlarına neden olabilir. Bu gazın eksikliğinin bir sonucu olarak boğulmanın tam tersi bir durum gelişebilir - hipokapni.

Karbondioksiti düşük sıcaklık koşullarına koyarsanız -72 derecede kristalleşerek kar gibi olur. Bu nedenle katı haldeki karbondioksite “kuru kar” adı verilir.

Pirinç. 2. Kuru kar – karbondioksit.

Karbondioksit havadan 1,5 kat daha yoğundur. Yoğunluğu 1,98 kg/m³'tür. Karbondioksit molekülündeki kimyasal bağ polar kovalenttir. Polardır çünkü oksijen vardır daha fazla değer elektronegatiflik.

Maddelerin incelenmesinde önemli bir kavram moleküler ve molar kütle. Karbondioksitin molar kütlesi 44'tür. Bu sayı, molekülü oluşturan atomların bağıl atom kütlelerinin toplamından oluşur. Bağıl atom kütlelerinin değerleri D.I. tablosundan alınmıştır. Mendeleev ve tam sayılara yuvarlanır. Buna göre CO₂'nin molar kütlesi = 12+2*16.

Karbondioksitteki elementlerin kütle kesirlerini hesaplamak için, her birinin kütle kesirlerini hesaplama formülünü izlemelisiniz. kimyasal elementönemli.

N– atom veya molekül sayısı.
A R– bir kimyasal elementin bağıl atom kütlesi.
Bay– maddenin bağıl moleküler kütlesi.
Karbondioksitin bağıl moleküler kütlesini hesaplayalım.

Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 veya %27 Karbondioksit formülü iki oksijen atomu içerdiğinden n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 veya %73

Cevap: w(C) = 0,27 veya %27; w(O) = 0,73 veya %73

Karbondioksitin kimyasal ve biyolojik özellikleri

Karbondioksit, asidik bir oksit olduğundan asidik özelliklere sahiptir ve suda çözündüğünde karbonik asit oluşturur:

CO₂+H₂O=H₂CO₃

Alkalilerle reaksiyona girerek karbonat ve bikarbonat oluşumuna neden olur. Bu gaz yanmaz. İçinde sadece birkaçı yanıyor aktif metallerörneğin magnezyum.

Isıtıldığında karbondioksit parçalanır karbonmonoksit ve oksijen:

2CO₃=2CO+O₃.

Diğer asidik oksitler gibi bu gaz da diğer oksitlerle kolayca reaksiyona girer:

СaO+Co₃=CaCO₃.

Karbondioksit tüm organik maddelerin bir parçasıdır. Bu gazın doğadaki dolaşımı üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcıların yardımıyla gerçekleştirilir. Yaşam sürecinde bir kişi günde yaklaşık 1 kg karbondioksit üretir. Nefes aldığımızda oksijen alırız ancak şu anda alveollerde karbondioksit oluşur. Şu anda bir değişim meydana gelir: oksijen kana girer ve karbondioksit çıkar.

Alkol üretimi sırasında karbondioksit üretilir. Bu gaz aynı zamanda nitrojen, oksijen ve argon üretiminde de bir yan üründür. Karbondioksitin koruyucu görevi gördüğü ve yangın söndürücülerde sıvı formda karbondioksitin bulunduğu gıda endüstrisinde karbondioksit kullanımı gereklidir.

Tablo, sıcaklığa ve basınca bağlı olarak karbondioksit CO2'nin termofiziksel özelliklerini göstermektedir. Tablodaki özellikler 273 ila 1273 K arasındaki sıcaklıklarda ve 1 ila 100 atm arasındaki basınçlarda gösterilmiştir.

Bunu düşünelim önemli özellik karbondioksit gibi.
Karbondioksitin yoğunluğu 1.913 kg/m3 en normal koşullar(hayırda). Tabloya göre, karbondioksit yoğunluğunun önemli ölçüde sıcaklığa ve basınca bağlı olduğu görülebilir - basınç arttıkça CO2 yoğunluğu önemli ölçüde artar ve gaz sıcaklığının artmasıyla azalır. Böylece 1000 derece ısıtıldığında karbondioksitin yoğunluğu 4,7 kat azalır.

Bununla birlikte, karbondioksitin basıncı arttıkça yoğunluğu, ısıtıldığında azaldığından çok daha fazla artmaya başlar. Örneğin, 0°C basınç ve sıcaklıkta karbondioksitin yoğunluğu zaten 20,46 kg/m3 değerine yükselir.

Gaz basıncındaki bir artışın yoğunluğunun değerinde, yani 10 atm'de orantılı bir artışa yol açtığı unutulmamalıdır. spesifik yer çekimi karbondioksit normal atmosferik basınçtan 10 kat daha fazladır.

Tablo karbondioksitin aşağıdaki termofiziksel özelliklerini göstermektedir:

• kg/m3 cinsinden karbondioksit yoğunluğu;
• özgül ısı kapasitesi, kJ/(kg derece);
• , W/(m derece);
• dinamik viskozite, Pa·s;
• termal yayılma, m2 /s;
• kinematik viskozite, m2 /s;
• Prandtl numarası.

Not: Dikkatli olun! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 2'nin kuvvetiyle gösterilmiştir. 100'e bölmeyi unutmayın!

Atmosfer basıncında karbondioksit CO2'nin termofiziksel özellikleri

Tablo, atmosferik basınçta sıcaklığa (-75 ila 1500 ° C aralığında) bağlı olarak karbondioksit CO2'nin termofiziksel özelliklerini göstermektedir. Karbondioksitin aşağıdaki termofiziksel özellikleri verilmiştir:

• , Pa·s;
• termal iletkenlik katsayısı, W/(m derece);
• Prandtl numarası.

Tablo, sıcaklık arttıkça karbondioksitin termal iletkenliğinin ve dinamik viskozitesinin de arttığını göstermektedir. Not: Dikkatli olun! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 2'nin kuvvetiyle gösterilmiştir. 100'e bölmeyi unutmayın!

Sıcaklık ve basınca bağlı olarak karbondioksit CO2'nin termal iletkenliği

karbondioksit CO2'nin termal iletkenliği 220 ila 1400 K sıcaklık aralığında ve 1 ila 600 atm basınçta. Tablodaki yukarıdaki veriler sıvı CO2 için geçerlidir.

bu not alınmalı Sıvılaştırılmış karbondioksitin ısıl iletkenliği sıcaklığı arttıkça azalır ve basınç arttıkça artar. Karbon dioksit (gaz fazında) hem artan sıcaklıkla hem de artan basınçla termal olarak daha iletken hale gelir.

Tabloda ısıl iletkenlik W/(m derece) boyutunda verilmiştir. Dikkat olmak! Tablodaki ısı iletkenliği 10 3'ün kuvvetiyle gösterilmiştir. 1000'e bölmeyi unutmayın!

Kritik bölgedeki karbondioksit CO2'nin termal iletkenliği

Tablo, 30 ila 50°C sıcaklık aralığında ve basınçta kritik bölgedeki karbondioksit CO2'nin termal iletkenlik değerlerini göstermektedir.
Not: Dikkatli olun! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 3'ün kuvvetiyle gösterilmiştir. 1000'e bölmeyi unutmayın! Tablodaki ısıl iletkenlik W/(m derece) cinsinden gösterilmiştir.

Ayrışmış karbondioksit CO2'nin yüksek sıcaklıklarda termal iletkenliği

Tablo, 1600 ila 4000 K sıcaklık aralığında ve 0,01 ila 100 atm basınçta ayrışmış karbondioksit CO2'nin termal iletkenlik değerlerini göstermektedir. Dikkat olmak! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 3'ün kuvvetiyle gösterilmiştir. 1000'e bölmeyi unutmayın!

Tablo değerleri gösterir sıvı karbondioksit CO2'nin termal iletkenliği sıcaklığa bağlı olarak doyma çizgisi üzerindedir.
Not: Dikkatli olun! Tablodaki ısıl iletkenlik 10 3'ün kuvvetiyle gösterilmiştir. 1000'e bölmeyi unutmayın!
Tablodaki ısıl iletkenlik W/(m derece) cinsinden gösterilmiştir.

Bir akvaryumdaki karbondioksit içeriğinin neden ve nasıl yönetileceği hakkında.
Karbondioksitin bitkiler için hayati önem taşıdığı bilinmektedir. Fotosentez sırasında asimile edilen CO2 ana Yapı malzemesi Organik moleküllerin sentezi için. Akvaryum bitkileri de istisna değildir. Karbondioksit eksikliği durumunda, dokularını inşa edecek hiçbir şeyleri olmayacak, bu da büyümelerini büyük ölçüde yavaşlatacak veya tamamen durduracaktır. Öte yandan akvaryum suyunda karbondioksitin fazla olması nedeniyle balıklar, içindeki oksijen miktarı yüksek olsa bile boğulmaya başlar (Kök etkisi). Bu nedenle, eğer bir akvaryumcu plastik değil canlı bitkilere ve balıklara hayran olmak istiyorsa, sudaki karbondioksit konsantrasyonunu optimum aralıkta tutabilmelidir.

Amatör bir akvaryumcu, bu makalede tartışılacak olan suyun pH değerini ve karbonat sertliğini biliyorsa, akvaryum suyundaki karbondioksit içeriğini yeterli doğrulukla hesaplayarak belirleyebilir. Ama önce şu soruyu cevaplamamız gerekiyor: Bir akvaryumcunun bir şeyi ölçüp sonra bir şeyi hesaplaması gerekir mi? “Cebirle uyumu kontrol etmek” gerçekten gerekli mi? Sonuçta doğadaki her şey kendi kendini düzenleme yeteneğine sahiptir. Akvaryum da aslında doğanın küçük bir “parçasıdır” ve bu kuralın bir istisnası değildir. Yeterli ancak çok sayıda balık bulunmayan normal (klasik)* oranlara sahip bir akvaryumda, gerekli su parametreleri genellikle kendiliğinden ayarlanır. Gelecekte normdan sapmamalarını sağlamak için, balıkları aşırı beslememek, su hacminin yaklaşık dörtte birini veya üçte birini düzenli olarak ve en az iki haftada bir değiştirmek gerekir. Ve bu gerçekten yeterli olacaktır. Balıklar yaşamları boyunca bitkilerin fakirleşmemesi için yeterli miktarda karbondioksit, nitrat ve fosfat salgılarlar. Buna karşılık bitkiler balıklara yeterli oksijen sağlar. 19. yüzyılın son çeyreğinden başlayarak (N.F. Zolotnitsky'nin zamanından bu yana) ve 20. yüzyılın büyük bir kısmı boyunca neredeyse tüm akvaryumcular bunu yaptı. Her şey yolundaydı ama birçoğu akvaryum testlerinin ne olduğunu bile bilmiyordu...

Akvaryum suyunun parametrelerini belirlemek için araçlar kullanılmadan modern akvaryum bakımı düşünülemez. Ne değişti?

Teknik yetenekler! Özel ekipmanların yardımıyla doğayı kandırmaya başladık. Esasen tipik bir kapalı akvaryum olan küçük bir cam kutuda (ve kapalı bir havuz için 200-300 litrelik katı hacim bile doğal bir rezervuarla karşılaştırıldığında çok küçüktür), çok sayıda canlı organizmayı barındırmak mümkün hale geldi. mevcut doğal kaynaklarla hiçbir şekilde karşılaştırılamaz. Örneğin, bir akvaryumdaki tamamen durgun ve bozulmamış suda, yüzeyin 0,5-1 mm derinliğinde oksijen miktarı, yalnızca birkaç santimetre derinliktekinin iki katı kadar olabilir. Oksijenin havadan suya geçişi çok yavaş gerçekleşir. Bazı araştırmacıların hesaplamalarına göre bir oksijen molekülü, yalnızca difüzyon nedeniyle günde 2 cm'den fazla derinleşemez! Bu nedenle, olmadan teknik araçlar Suyu karıştırarak veya havalandırarak akvaryumcunun akvaryumu "ekstra" balıklarla doldurması kesinlikle imkansızdır. Modern akvaryum ekipmanı, önceki zamanlarda hayal bile edilemeyecek miktarda balığı bir süre akvaryuma yerleştirmenize ve başarılı bir şekilde saklamanıza olanak tanır ve parlak lambalar, akvaryumu bitkilerle çok yoğun bir şekilde yerleştirmenize ve hatta tabanını kalın bir richia tabakasıyla kaplamanıza olanak tanır!

Bu akvaryumun alt kısmından bir parça. Sık bitkilidir yer örtücü bitkiler: glossostigma (Glossostigma elatinoides), Java yosunu (Vesicularia dubyana) ve Riccia fluitans. İkincisi genellikle yüzeye yakın yüzer, ancak altta büyümesi de sağlanabilir. Bunu yapmak için akvaryumun parlak bir şekilde aydınlatılması ve suya karbondioksit sağlanması gerekir.
Amano karidesinin çerçeveye dahil edilmesi tesadüf değildi, birinin kalan yiyeceği kalın ilanların arasından dikkatlice ve dikkatlice seçmesi gerekiyor
Ancak akvaryumu canlı organizmalarla aşırı yoğun bir şekilde doldurduğumuz andan itibaren aldatılmış doğanın artık hiçbir şeyden sorumlu olmadığını unutmamalıyız! Böyle bir sistemin sürdürülebilirliği artık hiçbir şekilde garanti edilememektedir. Akvaryumcunun akvaryumunda yarattığı çevresel kaostan yalnızca kendisi sorumlu olacaktır. En ufak bir hata bile çevre felaketine yol açacaktır. Ve hata yapmamak için en azından suyun temel parametrelerinin nasıl ve neden değiştiğini bilmeniz gerekir. Bunları zamanında izleyerek, aşırı nüfuslu ve dolayısıyla dengesiz bir sistemin işleyişine hızlı bir şekilde müdahale edebilir, eksik kaynakları tamamlayabilir ve akvaryum "biyosenozunun" kendisinin kullanamadığı fazla atığı ortadan kaldırabilirsiniz. Canlı bitkilerin bulunduğu bir akvaryum için gerekli kaynaklardan biri karbondioksittir.

Fotoğraf 2003 yılında Takashi Amano'nun Moskova'da düzenlediği bir seminerde çekildi. Bu akvaryumun arkadan görünüşü. Burada yapay bir arka plan sağlanmamaktadır. Son derece yoğun bir şekilde dikilen bitkiler tarafından oluşturulacak arka duvar. Birbirlerini “boğulmadan” büyümeleri için akvaryum bazlı birkaç numara aynı anda kullanıldı. yüksek teknoloji. Bu, bitkilerin kullanabileceği mineraller açısından zengin, çok katmanlı, asitlenmeyen özel bir toprak, özel olarak seçilmiş spektruma sahip çok parlak bir ışık kaynağı ve elbette suyu CO2 ile zenginleştiren bir cihazdır (hepsi ADA tarafından üretilmiştir)

Akvaryum suyunu karbondioksitle zenginleştiren sistemin parçası kapatmak. Akvaryuma gaz kabarcıklarının beslenmesini görsel olarak kontrol etmenizi sağlayan dışarıya bir cihaz takılmıştır. İçerisinde difüzör bulunmaktadır. Açıklık getirmek gerekirse, semineri düzenleyenler gazı çok güçlü bir şekilde serbest bıraktılar ve difüzörden bir dizi kabarcık yükseldi. Akvaryum bitkilerinin bu kadar karbondioksite ihtiyacı yoktur. Normal çalışmada, çok daha az gaz verildiğinde, karbondioksit suda hızla çözündüğü için neredeyse hiç kabarcık görülmemelidir. Dolayısıyla Takashi Amano'nun "doğal" akvaryumundaki yemyeşil bitki örtüsü kendi kendine büyümüyor - bu, özel ekipman gerektiriyor. Yani bu akvaryum o kadar da "doğal" değil, daha çok insan yapımı!

Dünya atmosferinde çok az CO2 var; yalnızca %0,03. Standart barometrik basınçta (760 mm Hg) kuru atmosferik havada, kısmi basıncı yalnızca 0,2 mm'dir. Hg Sanat. (760'ın %0,03'ü). Ancak bu çok küçük miktar bile akvaryumcu için varlığını anlamlı bir şekilde belirtmeye yeterlidir. Örneğin, damıtılmış veya tuzdan iyice arındırılmış su, açık bir kapta atmosferik hava** ile dengeye ulaşması için yeterli bir süre bekletildikten sonra hafif asidik hale gelecektir. Bunun nedeni karbondioksitin içinde çözünmesidir.

Yukarıdaki kısmi karbondioksit basıncında, sudaki konsantrasyonu l başına 0,6 mg'a ulaşabilir, bu da pH'ın 5,6'ya yakın değerlere düşmesine yol açacaktır. Neden? Gerçek şu ki, bazı karbon dioksit molekülleri (% 0,6'dan fazla değil) su molekülleri ile etkileşime girerek karbonik asit oluşturur:
CO2+H2O H2CO3
Karbonik asit bir hidrojen iyonuna ve bir bikarbonat iyonuna ayrışır: H2CO3 H+ + HCO3-
Bu damıtılmış suyun asitleştirilmesi için yeterlidir. PH göstergesinin (suyun aktif reaksiyonu) sudaki hidrojen iyonlarının içeriğini tam olarak yansıttığını hatırlayalım. Bu onların konsantrasyonlarının negatif logaritmasıdır.

Doğada yağmur damlaları da aynı şekilde asitlenir. Bu nedenle yağmur suyunun sülfürik ve nitrik asit içermediği ekolojik olarak temiz bölgelerde bile hala hafif asidiktir. Daha sonra karbondioksit içeriğinin atmosferdekinden kat kat fazla olduğu topraktan geçen su, karbondioksite daha da doymuş hale gelir.

Daha sonra kireçtaşı içeren kayalarla etkileşime giren bu su, karbonatları yüksek oranda çözünür bikarbonatlara dönüştürür:

CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2

Bu reaksiyon geri dönüşümlüdür. Karbondioksit konsantrasyonuna bağlı olarak sağa veya sola kaydırılabilir. CO2 içeriği yeterince uzun bir süre sabit kalırsa, bu tür suda bir karbondioksit-kireç dengesi kurulur: yeni hidrokarbonat iyonları oluşmaz. Eğer CO2 bir şekilde denge sisteminden uzaklaştırılırsa sola kayacak ve pratik olarak çözünmeyen kalsiyum karbonat, bikarbonat içeren bir çözeltiden çökecektir. Bu, örneğin su kaynatıldığında meydana gelir (bu, karbonat sertliğini, yani sudaki Ca(HCO3)2 ve Mg(HCO3)2 konsantrasyonunu azaltmanın bilinen bir yoludur). Aynı süreç yer altında bulunan artezyen suyunun basit çökelmesi sırasında da gözlenmektedir. yüksek tansiyon ve içinde çok fazla karbondioksit çözünmüş durumda. Kısmi CO2 basıncının düşük olduğu yüzeye çıktığında bu su, kendisiyle dengeye gelene kadar fazla karbondioksiti atmosfere salar. Aynı zamanda içinde kireçtaşı parçacıklarından oluşan beyazımsı bir bulanıklık belirir. Sarkıt ve dikitler tamamen aynı prensip kullanılarak oluşturulur: Yeraltı katmanlarından sızan su, fazla karbondioksitten ve aynı zamanda kalsiyum ve magnezyum karbonatlardan arındırılır. Ve aslında aynı reaksiyon, birçok akvaryum bitkisinin yapraklarında, parlak ışıkta aktif olarak fotosentez yaptıklarında meydana gelir ve akvaryumun kapalı alanındaki karbondioksit tükenir. Burası, yaprakların bir kalsiyum karbonat kabuğuyla kaplandığı için "gri" olmaya başladığı yerdir. Ancak sudaki tüm serbest karbon dioksit uzaklaştırıldığından, pH amansız bir şekilde yükselir. Tipik olarak bitkiler akvaryum suyunun pH'ını 8,3-8,5'e yükseltebilir. Suyun aktif reaksiyonunun böyle bir göstergesiyle, içinde neredeyse hiç karbondioksit molekülü yoktur ve bitkiler (bunu yapabilen türler ve birçoğu bunu yapabilir) bikarbonatlardan karbondioksitin çıkarılmasıyla meşgul olur.

Ca(HCO3)2 –> CO2 (bitki tarafından emilir) + CaCO3 + H2O

Kural olarak, pH'ı daha da yükseğe yükseltemezler, çünkü daha fazla artması bitkilerin işlevsel durumunu büyük ölçüde kötüleştirir: fotosentez ve dolayısıyla CO2'nin sistemden uzaklaştırılması yavaşlar ve havadaki karbondioksit çözünerek su, pH'ı dengeler. Akvaryum bitkileri Böylece kelimenin tam anlamıyla birbirlerini boğabilirler. Hidrokarbonatlardan karbondioksit çıkarma konusunda daha iyi olan türler fayda sağlarken, Madagaskar grubunun rotal ve aponogetonları gibi bunu yapamayan türler zarar görüyor. Akvaryumcular tarafından en hassas kabul edilenler bu bitkilerdir.

Bu akvaryumdaki su bitkileri en iyi durumda değil. Uzun süre akut karbondioksit eksikliği koşullarında mevcuttu, daha sonra tedariki organize edildi. Sonuçlar ortada. Üst kısımların taze yeşillikleri kendisi için konuşuyor. Karbondioksit kaynağının etkisi özellikle rotalar (Rotala macrandra) üzerinde belirgindir. Neredeyse tamamen yapraksız olan sapların alt kısımlarının kanıtladığı gibi neredeyse ölüyorlardı, ancak canlandılar ve gaz verildiğinde bile çok hızlı büyüyen güzel kırmızımsı yapraklar verdiler.

Bikarbonatları parçalayabilen bitkiler daha dayanıklıdır. Bunlar arasında gölet otları, Vallisneria ve Echinodorus bulunur. Ancak yoğun elodea çalılıkları da onları boğabilir. Elodea, bikarbonatlara bağlı karbondioksiti daha verimli bir şekilde çıkarabilir:
Ca(HCO3)2 –> 2CO2 (bitki tarafından emilir) + Ca(OH)2
Suyun karbonat sertliği yeterince yüksekse bu işlem akvaryum suyunun pH değerinin 10'a çıkmasına neden olabilir ki bu sadece diğer bitkiler için değil aynı zamanda akvaryum balıklarının büyük çoğunluğu için de tehlikelidir. yüksek değerler pH, birçok bitkinin yetiştirilmesini imkansız hale getirir ve birçok akvaryum balığı türü kesinlikle alkali suyu sevmez.

Karbon dioksitin yüksek çözünürlüğü nedeniyle akvaryum suyunun CO2 ile zenginleşeceği umuduyla akvaryumun havalandırmasını artırarak durumu düzeltmek mümkün müdür? Gerçekten de normal atmosfer basıncında ve 20°C sıcaklıkta, 1 litre suda 1,7 g karbondioksit çözünebilir. Ancak bu ancak suyun temas ettiği gaz fazının tamamen CO2 içermesi durumunda gerçekleşebilir. Ve 1 litre suda yalnızca %0,03 CO2 içeren atmosferik havayla temas ettiğinde, bu havadan yalnızca 0,6 mg geçebilir - bu, deniz seviyesinde atmosferdeki kısmi karbondioksit basıncına karşılık gelen denge konsantrasyonudur. Akvaryum suyundaki karbondioksit içeriği daha düşükse, havalandırma aslında onu 0,6 mg/l'lik bir konsantrasyona çıkaracaktır, daha fazla değil! Ancak genellikle akvaryum suyundaki karbondioksit içeriği belirtilen değerden yüksektir ve havalandırma yalnızca CO2 kaybına yol açacaktır.

Sorun, akvaryuma yapay olarak karbondioksit verilerek çözülebilir, özellikle de bu hiç de zor olmadığı için. Bu konuda, özel ekipman olmadan da yapabilirsiniz, ancak maya ve biraz sonra konuşacağımız diğer son derece basit cihazlarla şeker çözeltisinde alkollü fermantasyon süreçlerini kullanabilirsiniz.

Ancak burada şunun bilincinde olmalıyız ki bunu yaparak bir kez daha doğayı aldatıyoruz. Akvaryum suyunu düşüncesizce karbondioksitle doyurmak iyi bir şeye yol açmayacaktır. Bu şekilde balıkları ve ardından bitkileri hızla öldürebilirsiniz. Karbondioksit tedarik süreci sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Balıklar için akvaryum suyundaki CO2 konsantrasyonunun 30 mg/l'yi geçmemesi gerektiği tespit edilmiştir. Ve bazı durumlarda bu değerin en az üçte bir oranında daha az olması gerekir. PH'daki güçlü dalgalanmaların da balıklar için zararlı olduğunu ve ilave karbondioksit kaynağının suyu hızla asitleştirdiğini unutmayalım.

CO2 içeriği nasıl tahmin edilir ve su bu gaza doyduğunda pH değerlerinin hafif dalgalanıp balıklar için kabul edilebilir aralıkta kalması nasıl sağlanır? Burada formüller ve matematiksel hesaplamalar olmadan yapamayız: Akvaryum suyunun hidrokimyası ne yazık ki oldukça "kuru" bir konudur.

Bir tatlı su akvaryumunun suyundaki karbondioksit, hidrojen iyonları ve bikarbonat iyonlarının konsantrasyonları arasındaki ilişki, bizim durumumuzda şu şekilde olacak olan Henderson-Hasselbach denklemi ile yansıtılmaktadır:
/ = K1
burada K1, iyonların sudaki tüm karbon dioksit miktarı ile dengesi dikkate alınarak, ilk adımda karbonik asidin görünen ayrışma sabitidir - toplam analitik olarak belirlenen karbondioksit (yani, hem basitçe çözünmüş CO2 molekülleri hem de hidratlanmış moleküller) karbonik asit formunda - H2CO3). 25°C sıcaklık için bu sabit 4,5*10-7'ye eşittir. Köşeli parantezler molar konsantrasyonları gösterir.

Formülün yeniden düzenlenmesi şunları sağlar:

pH değerleri standart akvaryum testleri kullanılarak belirlenebilir. KH testinin sudaki bikarbonat iyonlarının (kalsiyum iyonlarının değil) içeriğini belirlediğini ve amaçlarımıza uygun olduğunu belirtmek gerekir. Bunu kullanmanın tek rahatsızlığı, dereceleri M cinsinden yeniden hesaplama ihtiyacıyla ilişkilidir, ancak bu hiç de zor değildir. Bunun için derece cinsinden test işlemi yapıldıktan sonra elde edilen karbonat sertliği değerinin 2,804'e bölünmesi yeterlidir. PH cinsinden ifade edilen hidrojen iyonlarının konsantrasyonu da M'ye dönüştürülmelidir, bunun için 10'un gücüne yükseltilmesi gerekir. değere eşit Negatif işaretli pH:

Formül (2) ile hesaplanan değeri M'den mg/l CO2'ye dönüştürmek için 44000 ile çarpılmalıdır.

Henderson-Hasselbach denklemini kullanarak, akvaryumcunun pH'ı dengelemek için özel reaktifler kullanmaması ve akvaryumundaki hümik ve diğer organik asitlerin içeriğinin orta düzeyde olması durumunda, akvaryumda analitik olarak belirlenen toplam karbondioksit konsantrasyonunu hesaplayabilirsiniz (bu, akvaryum suyunun rengine göre bir amatör için yeterli bir doğruluk derecesiyle değerlendirilmelidir: Amazon'un "kara sularına" benzemiyorsa, renksizse veya sadece hafif renkliyse, o zaman orada çok fazla yoktur) .

Bilgisayara, özellikle Excel tablolarına aşina olanlar, yukarıdaki formüle ve K1 değerine dayanarak, karbonat sertliğine ve pH'a bağlı olarak karbondioksit içeriğini yansıtan ayrıntılı tablolar oluşturabilirler. Burada, sudaki karbondioksit içeriğini anında otomatik olarak hesaplamanıza olanak tanıyan böyle bir tablonun kısaltılmış, ancak amatör akvaryumcular için faydalı olacağını umduğumuz bir versiyonunu sunacağız:
Karbondioksit içeriğinin henüz balıklar için tehlikeli olmadığı belirli bir karbonat sertliği için bir akvaryumdaki suyun minimum pH değerleri (sütunlardaki kırmızı sayılar) ve maksimum izin verilen değerler Bikarbonatlardan karbondioksit çıkaramayan bitkilerde fotosentezin hala oldukça verimli bir şekilde gerçekleştiği pH. 25°C için.

Akvaryuma karbondioksit sağlamaya karar verirseniz, karşılık gelen karbonat sertliğinin pH değerleri kırmızı ve yeşil sayılar arasında kalacak şekilde beslemesini ayarlayın. Gündüz saatlerinde suyun aktif reaksiyonu değişecektir (genellikle pH artar) ve ekipmanın kurulumu sırasında bu durum dikkate alınmalıdır. Aralığın ortasını ayarlamaya çalışın, o zaman pH değeri büyük olasılıkla sınırlarının ötesine atlamayacaktır. CO2 kaynağı, pH önceden belirlenmiş bir seviyeye düştüğünde gaz beslemesini kapatan bir pH kontrolörü tarafından düzenleniyorsa, bu seviyenin balıklar için kabul edilebilir minimum seviyenin altında olmaması gerekir. Bir pH kontrol cihazı kullanmak en etkili ve güvenli yöntemdir ancak kendisi nispeten pahalıdır.

Bu fotoğrafın ön planında başka bir rotala (Rotala wallichii) var. Solda nehir feneri (Mayaca fluviatilis) var. Aynı zamanda sudaki serbest karbondioksitin de hayranıdır. Uygun ışıklandırma ve akvaryumdaki karbondioksit içeriğinin 15-20 mg/l düzeyinde olması durumunda bunlar su bitkileri Oksijen kabarcıklarıyla kaplı olduğundan fotosentez o kadar verimlidir ki

Ayrıca akvaryumdaki özel bir cihaza yerleştirilen özel tabletleri kullanarak bitkileri CO2 ile besleyebilirsiniz. Yavaş yavaş suya karbondioksit salıyorlar. Aynı amaçla akvaryuma gündüz saatlerinin başında (tabii ki susuz) düşük mineralli karbonatlı su ekleyebilirsiniz. Gıda katkı maddeleri!). Bu makalede sunulan tablo ve hesap makinesi, bu önlemlerin ne kadar etkili olduğunu değerlendirmenize yardımcı olacaktır.

Tablo ayrıca, belirli bir karbonat sertliğinde, iyi havalandırılmış suyun, orta derecede balıkla doluysa ve içindeki suyun oksidasyonu yüksek değilse, bir oda akvaryumunda elde ettiği pH değerlerini de gösterir. Yani akvaryuma karbondioksit beslemesi aniden durursa, o zaman suyun pH'ının birkaç saat içinde yaklaşık olarak bu değerlere çıkmasını bekleyebiliriz. Bu tablonun son satırındaki sayılar, atmosferle dengede olan belirli bir karbonat sertliğindeki suyun pH'ını göstermektedir. Bunların daha da yüksek olduğu görülmektedir. Doğal rezervuarlarda, suyun kaynadığı ve fazla (denge dışı) karbondioksitin atmosfere salındığı temiz nehirlerin akıntılarında, bu tür pH değerleri aslında meydana gelir. İç mekanda havadaki kısmi karbondioksit basıncı açık havaya göre daha yüksektir ve akvaryumun toprağında ve filtresinde meydana gelen işlemler karbondioksit ve hidrojen iyonlarının oluşumuna yol açar. Bütün bunlar, akvaryum suyundaki karbondioksit içeriğinin doğal koşullara göre daha fazla olmasını ve aynı karbonat sertliğine sahip içlerindeki suyun daha asidik olmasını sağlar.

Şimdi şu gerçeğe dikkat edelim. Atmosferdeki karbondioksitin suda çözünmesiyle oluşan karbonik asit, damıtılmış suyun pH'ını 5,6'ya düşürür ve karbonat sertliği örneğin 5 kH'ye eşit olan, atmosferik gazlarla dengede olan su, aktif reaksiyon 8.4. Şu tablo kolaylıkla gözlemlenebilir: Suyun karbonat sertliği ne kadar yüksekse, o kadar alkalidir. Aslında bu kural pek çok kişi tarafından biliniyor ancak tüm akvaryumcular bunun farkında değil. Hakkında konuşuyoruzözellikle karbonat sertliği hakkında. Nitekim sadece karbonat sertliğinin kural olarak toplama çok önemli katkı sağladığı doğal tatlı sularla ilgileniyorsanız, bunu düşünmeyebilirsiniz, ancak yapay olarak hazırlanmış suda her şey farklı olabilir. Örneğin, kalsiyum klorür eklenmesi suyun sertliğini artıracak ancak pH'ı artırmayacaktır. Ne doğal sular genellikle içlerindeki hidrokarbonat iyonlarının varlığından dolayı zayıf alkalin aktif reaksiyona sahiptirler. Suda çözünmüş karbondioksit ile birlikte, bikarbonat konsantrasyonu (karbonat sertliği) ne kadar yüksek olursa suyun pH'ını alkalin aralığında sabitleyen bir karbondioksit-bikarbonat tampon sistemi oluştururlar. Bunun neden olduğunu anlamak ve akvaryum için en uygun karbonat sertliği değerlerini seçmek için yine Henderson-Hasselbach formülüne başvurmalısınız.

V. Kovalev,

*Bir akvaryumun klasik oranları şu şekildedir: Genişlik, yüksekliğin dörtte birinden az veya ona eşit olmalıdır. Yükseklik 50 cm'yi geçmez. Uzunluk prensip olarak sınırlı değildir. Bir örnek, 1 m uzunluğunda, 40 cm genişliğinde ve 50 cm yüksekliğinde bir akvaryumdur. Böyle bir kapalı havuzda biyolojik dengenin kurulması nispeten kolaydır.

**Atmosferik hava ile denge derken, içinde çözünen gazların konsantrasyonlarının (gerilimlerinin) bu gazların atmosferdeki kısmi basınçlarına karşılık geldiği su durumunu kastediyoruz. Herhangi bir gazın basıncı azalırsa, o gazın molekülleri tekrar denge konsantrasyonuna ulaşılıncaya kadar sudan ayrılmaya başlayacaktır. Tersine, eğer bir gazın su üzerindeki kısmi basıncı artarsa, bu gazın büyük bir kısmı suda çözünecektir.

(IV), karbondioksit veya karbon dioksit. Aynı zamanda karbonik anhidrit olarak da adlandırılır. Tamamen renksiz, kokusuz, ekşi tadı olan bir gazdır. Karbondioksit havadan ağırdır ve suda çok az çözünür. -78 santigrat derecenin altındaki sıcaklıklarda kristalleşir ve kar gibi olur.

Bu madde koşullar altında sıvı halde bulunamadığı için gaz halinden katı hale geçer. atmosferik basınç. Normal şartlarda karbondioksitin yoğunluğu 1,97 kg/m3 olup katı haldeki karbondioksite “kuru buz” denir. Basınç arttığında uzun süre saklanabilecek sıvı bir hal alır. Gelin bu maddeye ve onun özelliklerine daha yakından bakalım. kimyasal yapı.

Formülü CO2 olan karbondioksit, karbon ve oksijenden oluşur ve organik maddelerin yanması veya bozunması sonucu elde edilir. Karbon monoksit havada ve yer altı maden kaynaklarında bulunur. İnsanlar ve hayvanlar da nefes verirken karbondioksit yayarlar. Işıksız bitkiler onu serbest bırakır ve fotosentez sırasında yoğun bir şekilde emer. Tüm canlıların hücrelerinin metabolik süreci nedeniyle karbon monoksit ana bileşenlerden biridir. çevreleyen doğa.

Bu gaz toksik değildir, ancak yüksek konsantrasyonlarda birikirse boğulma (hiperkapni) başlayabilir ve eksikliğiyle birlikte ters durum gelişir - hipokapni. Karbondioksit kızılötesini iletir ve yansıtır. Küresel ısınmayı doğrudan etkileyen de budur. Bunun nedeni atmosferdeki içeriğinin seviyesinin sürekli artması ve bunun da sera etkisine yol açmasıdır.

Karbondioksit endüstriyel olarak duman veya fırın gazlarından veya dolomit ve kireçtaşı karbonatların ayrışmasıyla üretilir. Bu gazların karışımı iyice yıkanır. özel çözüm potasyum karbonattan oluşur. Daha sonra bikarbonata dönüşür ve ısıtıldığında ayrışarak karbondioksit salınımına neden olur. Karbondioksit (H2CO3) suda çözünen karbondioksitten oluşur, ancak modern koşullar bunu başka, daha ilerici yöntemlerle elde ediyorlar. Karbondioksit arıtıldıktan sonra sıkıştırılır, soğutulur ve silindirlere pompalanır.

Endüstride bu madde yaygın ve evrensel olarak kullanılmaktadır. Gıda üreticileri bunu bir mayalama maddesi (örneğin hamur yapmak için) veya koruyucu olarak (E290) kullanır. Karbondioksit yardımıyla sadece çocuklar tarafından değil yetişkinler tarafından da çok sevilen çeşitli tonik içecekler ve gazlı içecekler üretilir. Karbondioksit, karbonat, bira, şeker ve köpüklü şarap üretiminde kullanılır.

Etkili yangın söndürücülerin üretiminde de karbondioksit kullanılmaktadır. Karbondioksit yardımıyla yüksek sıcaklıklarda gerekli olan aktif bir ortam oluşturulur. kaynak arkı Karbondioksit oksijen ve karbon monoksite ayrışır. Oksijen etkileşime girer sıvı metal ve onu oksitler. Kutulardaki karbondioksit havalı tabancalarda ve tabancalarda kullanılıyor.

Uçak modelcileri bu maddeyi kendi modelleri için yakıt olarak kullanırlar. Karbondioksitin yardımıyla serada yetiştirilen mahsullerin verimini önemli ölçüde artırabilirsiniz. Gıda ürünlerinin çok daha iyi muhafaza edildiği endüstride de yaygın olarak kullanılmaktadır. Buzdolaplarında soğutucu olarak kullanılır, dondurucular, elektrik jeneratörleri ve diğer termik santraller.

Renksiz ve kokusuzdur. Kan dolaşımı ve solunumun en önemli düzenleyicisidir. Toksik değildir. O olmasaydı, zengin çörekler ve hoş ekşili gazlı içecekler olmazdı. Bu makaleden karbondioksitin ne olduğunu ve insan vücudunu nasıl etkilediğini öğreneceksiniz...

Çoğumuz okuldaki fizik ve kimya dersini iyi hatırlamıyoruz, ancak biliyoruz ki: gazlar görünmezdir ve kural olarak soyuttur ve bu nedenle sinsidir. Bu nedenle karbondioksitin vücuda zararlı olup olmadığı sorusunu cevaplamadan önce ne olduğunu hatırlayalım.

Toprak Battaniyesi

CO2 karbondioksittir. Aynı zamanda karbondioksit, karbon monoksit (IV) veya karbonik anhidrittir. Normal şartlarda renksiz, kokusuz, ekşi tadı olan bir gazdır.

Atmosfer basıncı altında karbondioksitin iki toplanma durumu vardır: gaz halinde (karbon dioksit havadan ağırdır ve suda az çözünür) ve katı (-78 °C'de kuru buza dönüşür).

Karbondioksit ana bileşenlerden biridir çevre. Havada ve yer altı maden sularında bulunur, insan ve hayvanların solunumu sırasında açığa çıkar ve bitki fotosentezinde rol alır.

Karbondioksit iklimi aktif olarak etkiler. Gezegenin ısı değişimini düzenler: ultraviyole radyasyonu iletir ve bloke eder kızılötesi radyasyon. Bu bakımdan karbondioksite bazen Dünyanın battaniyesi de denir.

O2 - enerji. CO2 - kıvılcım

Karbondioksit bir insana hayatı boyunca eşlik eder. Solunum ve kan dolaşımının doğal düzenleyicisi olan karbondioksit, metabolizmanın ayrılmaz bir bileşenidir.

Saatte yaklaşık 30 litre oksijen soluyan kişi, 20-25 litre karbondioksit yayar.

Teneffüs ederek kişi akciğerlerini oksijenle doldurur. Aynı zamanda alveollerde (akciğerlerin özel "kabarcıkları") iki yönlü bir değişim meydana gelir: oksijen kana geçer ve karbondioksit ondan salınır. Adam nefes veriyor. CO2 metabolizmanın son ürünlerinden biridir. Mecazi anlamda konuşursak, oksijen enerjidir ve karbondioksit onu ateşleyen kıvılcımdır.

Karbondioksit vücut için oksijenden daha az önemli değildir. Solunumun fizyolojik bir uyarıcısıdır: serebral korteksi etkiler ve solunum merkezini uyarır. Bir sonraki nefesin sinyali oksijen eksikliği değil, karbondioksit fazlalığıdır. Sonuçta hücre ve dokulardaki metabolizma süreklidir ve son ürünlerinin sürekli olarak uzaklaştırılması gerekir.

Ayrıca karbondioksit hormonların salgılanmasını, enzim aktivitesini ve biyokimyasal süreçlerin hızını etkiler.

Gaz değişim dengesi

Karbondioksit toksik değildir, patlayıcı değildir ve insanlara kesinlikle zararsızdır. Ancak normal yaşam için karbondioksit ve oksijen dengesi son derece önemlidir. Vücuttaki karbondioksit eksikliği ve fazlalığı sırasıyla hipokapni ve hiperkapniye yol açar.

Hipokapni - kanda CO2 eksikliği. Vücuda ihtiyaç duyulandan daha fazla oksijen girdiğinde derin ve hızlı nefes almanın bir sonucu olarak ortaya çıkar. Örneğin çok yoğun zamanlarda fiziksel aktivite. Sonuçlar değişebilir: hafif baş dönmesinden bilinç kaybına kadar.

Hiperkapni - kanda aşırı CO2. Bir kişi (oksijen, nitrojen, su buharı ve inert gazlarla birlikte) %0,04 karbondioksiti solur ve %4,4'ünü solur. eğer içerideysen küçük odaİle zayıf havalandırma, karbondioksit konsantrasyonu normu aşabilir. Bunun sonucunda baş ağrısı, mide bulantısı ve uyuşukluk ortaya çıkabilir. Ancak çoğu zaman hiperkapni de eşlik eder aşırı durumlar: Solunum cihazının arızalanması, nefesin su altında tutulması ve diğerleri.

Dolayısıyla çoğu insanın düşüncesinin aksine doğanın sağladığı miktarlardaki karbondioksit insan yaşamı ve sağlığı için gereklidir. Ayrıca geniş buldu endüstriyel Uygulama ve insanlara pek çok pratik fayda sağlıyor.

Köpüklü baloncuklar şeflerin hizmetinde

CO2 birçok alanda kullanılmaktadır. Ancak belki de karbondioksit en çok gıda endüstrisinde ve yemek pişirmede talep görüyor.

Fermantasyonun etkisi altında mayalı hamurda karbondioksit oluşur. Hamuru gevşeten, havadar hale getiren ve hacmini artıran kabarcıklarıdır.

Karbondioksitin yardımıyla çeşitli serinletici içecekler yapılır: kvas, maden suyu ve çocuklar ve yetişkinler tarafından sevilen diğer gazlı içecekler. Bu içecekler dünya çapında milyonlarca tüketici arasında popülerdir; bunun nedeni, büyük ölçüde bardakta komik bir şekilde patlayan ve burnu hoş bir şekilde "deldiren" köpüklü baloncuklardır.

Gazlı içeceklerin içerdiği karbondioksit hiperkapniye katkıda bulunabilir mi veya sağlıklı bir vücuda başka zararlar verebilir mi? Tabii ki değil!

Öncelikle gazlı içeceklerin hazırlanmasında kullanılan karbondioksit, gıda sektöründe kullanılmak üzere özel olarak hazırlanmaktadır. Sodanın içerdiği miktarlarda sağlıklı insanların vücuduna kesinlikle zararsızdır.

İkincisi, karbondioksitin çoğu şişe açıldıktan hemen sonra buharlaşır. Kalan kabarcıklar içme işlemi sırasında "buharlaşır" ve geride yalnızca karakteristik bir tıslama kalır. Sonuç olarak vücuda ihmal edilebilir miktarda karbondioksit girer.

"O halde neden doktorlar bazen gazlı içeceklerin içilmesini yasaklıyor?" - sen sor. Tıp bilimleri adayı gastroenterolog Alena Aleksandrovna Tyazheva'ya göre bunun nedeni, özel bir katı diyetin reçete edildiği bir dizi gastrointestinal sistem hastalığının bulunmasıdır. Kontrendikasyonların listesi sadece gaz içeren içecekleri değil aynı zamanda birçok gıda ürününü de içerir. Sağlıklı bir kişi, diyetine makul miktarda gazlı içecekleri kolaylıkla dahil edebilir ve zaman zaman kendine bir bardak kola içebilir.

Çözüm

Karbondioksit hem gezegenin hem de bireysel bir organizmanın yaşamını desteklemek için gereklidir. CO2 bir tür battaniye görevi görerek iklimi etkiler. Onsuz metabolizma imkansızdır: Metabolik ürünler vücuttan karbondioksitle ayrılır. Aynı zamanda herkesin en sevdiği gazlı içeceklerin vazgeçilmez bir bileşenidir. Burnunuzu gıdıklayan eğlenceli kabarcıklar yaratan karbondioksittir. Aynı zamanda sağlıklı bir insan için kesinlikle güvenlidir.