8.1. Hva er kjemisk nomenklatur
Kjemisk nomenklatur utviklet seg gradvis over flere århundrer. Etter hvert som kjemisk kunnskap samlet seg, endret den seg flere ganger. Det blir raffinert og utviklet selv nå, noe som ikke bare er forbundet med ufullkommenheten til noen nomenklaturregler, men også med det faktum at forskere stadig oppdager nye og nye forbindelser, som noen ganger viser seg å ha navn (og noen ganger til og med laget formler). ), ved å bruke eksisterende regler umulig. Nomenklaturreglene som for tiden er akseptert av det vitenskapelige miljøet rundt om i verden, er inneholdt i en publikasjon med flere bind: "IUPAC Nomenclature Rules for Chemistry", hvor antall bind øker kontinuerlig.
Du er allerede kjent med typene kjemiske formler, samt noen av reglene for deres sammensetning. Hva heter kjemiske stoffer?
Ved å bruke nomenklaturregler kan du opprette systematisk Navn stoffer.
For mange stoffer, i tillegg til systematiske, tradisjonelle, såkalte triviell titler. Når de dukket opp, reflekterte disse navnene visse egenskaper til stoffer, fremstillingsmetoder eller inneholdt navnet på det stoffet ble isolert fra. Sammenlign de systematiske og trivielle navnene på stoffene gitt i tabell 25.
Alle navn på mineraler (naturlige stoffer som utgjør bergarter) er også trivielle, for eksempel: kvarts (SiO 2); steinsalt eller halitt (NaCl); sinkblanding eller sfaleritt (ZnS); magnetisk jernmalm, eller magnetitt (Fe 3 O 4); pyrolusitt (Mn02); flusspat, eller fluoritt (CaF 2) og mange andre.
Tabell 25. Systematiske og trivielle navn på noen stoffer
Systematisk navn |
Trivielt navn |
|
| NaCl | Natriumklorid | Salt |
| Na 2 CO 3 | Natriumkarbonat | Soda, brus |
| NaHC03 | Natrium bikarbonat | Bakepulver |
| CaO | Kalsiumoksid | Bløtkalk |
| Ca(OH)2 | Kalsiumhydroksid | Lesket kalk |
| NaOH | Natriumhydroksid | Kaustisk soda, kaustisk soda, kaustisk |
| KOH | Kaliumhydroksyd | Kaustisk kalium |
| K2CO3 | Kaliumkarbonat | Potaske |
| CO2 | Karbondioksid | Karbondioksid, karbondioksid |
| CO | Karbonmonoksid | Karbonmonoksid |
| NH4NO3 | Ammonium Nitrat | Ammonium Nitrat |
| KNO 3 | Kaliumnitrat | Kaliumnitrat |
| KClO3 | Kaliumklorat | Bertholets salt |
| MgO | Magnesiumoksid | Magnesia |
For noen av de mest kjente eller utbredte stoffene brukes kun trivielle navn, for eksempel: vann, ammoniakk, metan, diamant, grafitt og andre. I dette tilfellet kalles slike trivielle navn noen ganger spesiell.
Du vil lære hvordan navnene på stoffer som tilhører ulike klasser er sammensatt i de følgende avsnittene.
| Natriumkarbonat Na 2 CO 3 . Det tekniske (trivielle) navnet er soda (det vil si kalsinert) eller ganske enkelt "brus". Det hvite stoffet, termisk meget stabilt (smelter uten dekomponering), løses godt i vann, reagerer delvis med det, og et alkalisk miljø skapes i løsningen. Natriumkarbonat er en ionisk forbindelse med et komplekst anion, hvis atomer er koblet sammen med kovalente bindinger. Brus ble tidligere mye brukt i hverdagen til vask av klær, men er nå fullstendig erstattet av moderne vaskepulver. Natriumkarbonat oppnås ved hjelp av en ganske kompleks teknologi fra natriumklorid, og brukes hovedsakelig i produksjon av glass. Kaliumkarbonat K 2 CO 3. Det tekniske (trivielle) navnet er potaske. I struktur, egenskaper og bruk er kaliumkarbonat veldig lik natriumkarbonat. Tidligere ble det hentet fra planteaske, og selve asken ble brukt i vask. For tiden oppnås det meste av kaliumkarbonat som et biprodukt fra produksjonen av aluminiumoksyd (Al 2 O 3), som brukes til å lage aluminium. På grunn av sin hygroskopisitet brukes kaliumklorid som tørkemiddel. Det brukes også i produksjon av glass, pigmenter og flytende såpe. I tillegg er kaliumkarbonat et praktisk reagens for å oppnå andre kaliumforbindelser. |
KJEMISK NOMENKLATUR, SYSTEMATISK NAVN, TRIVIALNAVN, SPESIALNAVN.
1. Skriv ned ti trivielle navn på eventuelle forbindelser (ikke i tabellen) fra de forrige kapitlene i læreboken, skriv ned formlene til disse stoffene og gi deres systematiske navn.
2. Hva betyr bagatellnavnene "bordsalt", "soda", "karbonmonoksid", "brent magnesia"?
8.2. Navn og formler på enkle stoffer
Navnene på de fleste enkle stoffer faller sammen med navnene på de tilsvarende elementene. Bare alle allotropiske modifikasjoner av karbon har sine egne spesielle navn: diamant, grafitt, karbyn og andre. I tillegg har en av de allotropiske modifikasjonene av oksygen sitt eget spesielle navn - ozon.
Den enkleste formelen for et enkelt ikke-molekylært stoff består bare av symbolet til det tilsvarende elementet, for eksempel: Na - natrium, Fe - jern, Si - silisium.
Allotropiske modifikasjoner er utpekt ved hjelp av alfabetiske indekser eller bokstaver i det greske alfabetet:
C (a) - diamant; -
Sn – grå tinn;
C (gr) - grafitt; -
Sn – hvit tinn.
I de molekylære formlene til molekylære enkle stoffer viser indeksen, som du vet, antall atomer i molekylet til stoffet:
H2 - hydrogen; O 2 - oksygen; Cl 2 - klor; O 3 – ozon.
I samsvar med nomenklaturregler må det systematiske navnet på et slikt stoff inneholde et prefiks som indikerer antall atomer i molekylet:
H 2 - dihydrogen;
O 3 - trioksygen;
P 4 - tetrafosfor;
S 8 - oktasulfur, etc., men for tiden har denne regelen ennå ikke blitt generelt akseptert.
Tabell 26.Numeriske prefikser
| Faktor | Konsoll | Faktor | Konsoll | Faktor | Konsoll |
| mono | penta | nona | |||
| di | hexa | lydplank | |||
| tre | hepta | Undeka | |||
| tetra | Octa | dodeca |
| Ozon O3– en lyseblå gass med en karakteristisk lukt, i flytende tilstand er den mørkeblå, i fast tilstand er den mørk lilla. Dette er den andre allotropiske modifikasjonen av oksygen. Ozon er mye mer løselig i vann enn oksygen. O 3 er ustabil og blir selv ved romtemperatur sakte til oksygen. Veldig reaktiv, ødelegger organiske stoffer, reagerer med mange metaller, inkludert gull og platina. Du kan lukte ozon under et tordenvær, siden det i naturen dannes ozon som et resultat av påvirkning av lyn og ultrafiolett stråling på atmosfærisk oksygen.Over jorden er det et ozonlag som ligger i en høyde av ca. 40 km, som fanger hovedtyngden av den ultrafiolette strålingen fra solen, som er ødeleggende for alt levende. Ozon har blekende og desinfiserende egenskaper. I noen land brukes det til å desinfisere vann. I medisinske institusjoner brukes ozon produsert i spesielle enheter - ozonisatorer - til å desinfisere lokaler. |
8.3. Formler og navn på binære stoffer
I samsvar med den generelle regelen, i formelen til et binært stoff, er symbolet til et element med lavere elektronegativitet av atomer plassert i første omgang, og for det andre - med en høyere, for eksempel: NaF, BaCl 2, CO 2, OF 2 (og ikke FNa, Cl 2 Ba, O 2 C eller F 2 O!).
Siden elektronegativitetsverdier for atomer av forskjellige grunnstoffer stadig foredles, brukes vanligvis to tommelfingerregler:
1. Hvis en binær forbindelse er en forbindelse av et metalldannende grunnstoff med
element som danner et ikke-metall, så er symbolet på elementet som danner metallet alltid plassert på første plass (til venstre).
2. Hvis begge elementene inkludert i forbindelsen er elementer som danner ikke-metaller, er symbolene deres ordnet i følgende rekkefølge:
B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.
Merk: Det bør huskes at nitrogens plass i denne praktiske serien ikke samsvarer med elektronegativiteten; som hovedregel bør den plasseres mellom klor og oksygen.
Eksempler: Al 2 O 3, FeO, Na 3 P, PbCl 2, Cr 2 S 3, UO 2 (ifølge den første regelen);
BF 3, CCl 4, As 2 S 3, NH 3, SO 3, I 2 O 5, OF 2 (ifølge den andre regelen).
Det systematiske navnet på en binær forbindelse kan gis på to måter. For eksempel kan CO 2 kalles karbondioksid – du kjenner allerede dette navnet – og karbonmonoksid (IV). I det andre navnet er lagernummeret (oksidasjonstilstand) til karbon angitt i parentes. Dette gjøres for å skille denne forbindelsen fra CO - karbonmonoksid (II).
Du kan bruke begge typer navn, avhengig av hvilken som er mest praktisk i dette tilfellet.
Eksempler (mer praktiske navn er uthevet):
| MnO | manganmonoksid | mangan(II)oksid |
| Mn2O3 | dimangantrioksid | manganoksid(III) |
| MnO2 | mangandioksid | mangan(IV)oksid |
| Mn2O7 | dimanganheptoksid | manganoksid(VII) |
Andre eksempler:
Hvis atomene til elementet som kommer først i formelen til et stoff, viser bare én positiv oksidasjonstilstand, brukes vanligvis verken numeriske prefikser eller betegnelsen på denne oksidasjonstilstanden i stoffets navn, for eksempel:
Na 2 O - natriumoksid; KCl - kaliumklorid;
Cs 2 S – cesiumsulfid; BaCl 2 - bariumklorid;
BCl 3 - borklorid; HCl - hydrogenklorid (hydrogenklorid);
Al 2 O 3 – aluminiumoksid; H 2 S – hydrogensulfid (hydrogensulfid).
1. Lag systematiske navn på stoffer (for binære stoffer - på to måter):
a) 02, FeBr2, BF3, CuO, HI;
b) N2, FeCl2, Al2S3, CuI, H2Te;
c) I2, PCl5, MnBr2, BeH2, Cu20.
2.Nevn hver av nitrogenoksidene på to måter: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N 2 O 5. Legg vekt på mer brukervennlige navn.
3. Skriv ned formlene for følgende stoffer:
a) natriumfluorid, bariumsulfid, strontiumhydrid, litiumoksid;
b) karbon(IV)fluorid, kobber(II)sulfid, fosfor(III)oksid, fosfor(V)oksid;
c) silisiumdioksid, dijodpentoksid, difosfortrioksid, karbondisulfid;
d) hydrogenselenid, hydrogenbromid, hydrogenjodid, hydrogentellurid;
e) metan, silan, ammoniakk, fosfin.
4. Formuler reglene for å kompilere formler for binære stoffer i henhold til plasseringen av elementene som utgjør dette stoffet i elementsystemet.
8.4. Formler og navn på mer komplekse stoffer
Som du allerede har lagt merke til, i formelen til en binær forbindelse, er det første stedet symbolet på en kation eller et atom med en delvis positiv ladning, og den andre er symbolet på et anion eller et atom med en delvis negativ ladning. Formler for mer komplekse stoffer er kompilert på samme måte, men stedene til atomer eller enkle ioner i dem er tatt av grupper av atomer eller komplekse ioner.
Som et eksempel, se på forbindelsen (NH 4) 2 CO 3. I den er formelen til det komplekse kation (NH 4) på første plass, og formelen til det komplekse anion (CO 3 2) er på andre plass.
I formelen til det mest komplekse ionet er symbolet til sentralatomet, det vil si atomet som de gjenværende atomene (eller gruppene av atomer) til dette ionet er knyttet til, plassert først, og oksidasjonstilstanden til sentralatomet er angitt i navnet.
Eksempler på systematiske navn:
Na 2 SO 4 natriumtetraoksosulfat(VI),
K 2 SO 3 kalium(II)trioksosulfat(IV),
CaCO 3 kalsium(II)trioksokarbonat(IV),
(NH 4) 3 PO 4 ammoniumtetraoksofosfat(V),
PH 4 Cl fosfoniumklorid,
Mg(OH)2 magnesium(II)hydroksid.
Slike navn gjenspeiler nøyaktig sammensetningen av forbindelsen, men er svært tungvint. Derfor, forkortede ( semi-systematisk) navn på disse forbindelsene:
Na 2 SO 4 natriumsulfat,
K 2 SO 3 kaliumsulfitt,
CaCO 3 kalsiumkarbonat,
(NH 4) 3 PO 4 ammoniumfosfat,
Mg(OH)2 magnesiumhydroksid.
De systematiske navnene på syrer er satt sammen som om syren er et hydrogensalt:
H 2 SO 4 hydrogentetraoksosulfat(VI),
H 2 CO 3 hydrogentrioksokarbonat (IV),
H 2 hydrogenheksafluorsilikat (IV). (Du vil lære om årsakene til å bruke firkantede parenteser i formelen til denne forbindelsen senere)
Men for de mest kjente syrene tillater nomenklaturregler bruk av trivielle navn, som sammen med navnene på de tilsvarende anionene er gitt i tabell 27.
Tabell 27.Navn på noen syrer og deres anioner
Navn |
Formel
SEMI-SYSTEMATISKE NAVN PÅ SYRER OG SALTER. | |||
Brus, vulkan, Venus, kjøleskap - hva har de til felles? Karbondioksid. Vi har samlet for deg den mest interessante informasjonen om en av de viktigste kjemiske forbindelsene på jorden.
Hva er karbondioksid
Karbondioksid er kjent hovedsakelig i gassform, dvs. som karbondioksid med den enkle kjemiske formelen CO2. I denne formen eksisterer den under normale forhold - ved atmosfærisk trykk og "vanlige" temperaturer. Men ved økt trykk, over 5 850 kPa (som for eksempel trykket på et havdyp på ca. 600 m), blir denne gassen til væske. Og når den er sterkt avkjølt (minus 78,5°C), krystalliserer den og blir til såkalt tørris, som er mye brukt i handelen for oppbevaring av frossen mat i kjøleskap.
Flytende karbondioksid og tørris produseres og brukes i menneskelige aktiviteter, men disse formene er ustabile og går lett i oppløsning.
Men karbondioksidgass er allestedsnærværende: den frigjøres under åndedrett av dyr og planter og er en viktig del av den kjemiske sammensetningen av atmosfæren og havet.
Egenskaper til karbondioksid
Karbondioksid CO2 er fargeløs og luktfri. Under normale forhold har den ingen smak. Men hvis du inhalerer høye konsentrasjoner av karbondioksid, kan du oppleve en sur smak i munnen, forårsaket av at karbondioksidet løses opp på slimhinner og i spytt, og danner en svak løsning av karbonsyre.
Det er forresten karbondioksidets evne til å løse seg opp i vann som brukes til å lage kullsyreholdig vann. Lemonadebobler er det samme karbondioksidet. Det første apparatet for å mette vann med CO2 ble oppfunnet tilbake i 1770, og allerede i 1783 startet den driftige sveitseren Jacob Schweppes industriell produksjon av brus (merket Schweppes eksisterer fortsatt).
Karbondioksid er 1,5 ganger tyngre enn luft, så det har en tendens til å "sette seg" i de nedre lagene hvis rommet er dårlig ventilert. "Hundhule"-effekten er kjent, der CO2 frigjøres direkte fra bakken og samler seg i en høyde på omtrent en halv meter. En voksen som går inn i en slik hule, på høyden av veksten, føler ikke overskuddet av karbondioksid, men hunder befinner seg direkte i et tykt lag med karbondioksid og blir forgiftet.
CO2 støtter ikke forbrenning, og det er derfor det brukes i brannslukningsapparater og brannslokkingssystemer. Trikset med å slukke et brennende stearinlys med innholdet i et antatt tomt glass (men faktisk karbondioksid) er basert nettopp på denne egenskapen til karbondioksid.
Karbondioksid i naturen: naturlige kilder
Karbondioksid dannes i naturen fra ulike kilder:
- Respirasjon av dyr og planter.
Hvert skolebarn vet at planter absorberer karbondioksid CO2 fra luften og bruker det i fotosynteseprosessene. Noen husmødre prøver å gjøre opp for mangler med en overflod av innendørs planter. Imidlertid absorberer planter ikke bare, men frigjør også karbondioksid i fravær av lys - dette er en del av respirasjonsprosessen. Derfor er en jungel i et dårlig ventilert soverom ikke en god idé: CO2-nivået vil stige enda mer om natten. - Vulkanisk aktivitet.
Karbondioksid er en del av vulkanske gasser. I områder med høy vulkansk aktivitet kan CO2 slippes ut direkte fra bakken – fra sprekker og sprekker som kalles mofets. Konsentrasjonen av karbondioksid i daler med mofets er så høy at mange smådyr dør når de kommer dit. - Nedbryting av organisk materiale.
Karbondioksid dannes under forbrenning og nedbrytning av organisk materiale. Store naturlige utslipp av karbondioksid følger med skogbranner.
Karbondioksid «lagres» i naturen i form av karbonforbindelser i mineraler: kull, olje, torv, kalkstein. Store reserver av CO2 finnes i oppløst form i verdenshavene.
Frigjøring av karbondioksid fra et åpent reservoar kan føre til en limnologisk katastrofe, som skjedde for eksempel i 1984 og 1986. i innsjøene Manoun og Nyos i Kamerun. Begge innsjøene ble dannet på stedet for vulkanske kratere - nå er de utdødd, men i dypet frigjør den vulkanske magmaen fortsatt karbondioksid, som stiger til vannet i innsjøene og løses opp i dem. Som et resultat av en rekke klimatiske og geologiske prosesser overskred konsentrasjonen av karbondioksid i vann en kritisk verdi. En enorm mengde karbondioksid ble sluppet ut i atmosfæren, som gikk nedover fjellskråningene som et snøskred. Rundt 1800 mennesker ble ofre for limnologiske katastrofer på kamerunske innsjøer.
Kunstige kilder til karbondioksid
De viktigste menneskeskapte kildene til karbondioksid er:
- industrielle utslipp knyttet til forbrenningsprosesser;
- biltransport.
Til tross for at andelen miljøvennlig transport i verden vokser, vil ikke det store flertallet av verdens befolkning snart ha mulighet (eller ønske) om å bytte til nye biler.
Aktiv avskoging for industrielle formål fører også til en økning i konsentrasjonen av karbondioksid CO2 i luften.
CO2 er et av sluttproduktene av metabolisme (nedbrytning av glukose og fett). Det skilles ut i vevet og transporteres med hemoglobin til lungene, som det pustes ut gjennom. Luften som pustes ut av en person inneholder omtrent 4,5 % karbondioksid (45 000 ppm) – 60–110 ganger mer enn i luften som pustes inn.
Karbondioksid spiller en stor rolle i å regulere blodstrømmen og respirasjonen. En økning i CO2-nivået i blodet får kapillærene til å utvide seg, slik at mer blod kan passere gjennom, som leverer oksygen til vevene og fjerner karbondioksid.
Luftveiene stimuleres også av en økning i karbondioksid, og ikke av mangel på oksygen, som det kan virke. I virkeligheten er mangelen på oksygen ikke følt av kroppen på lenge, og det er ganske mulig at en person i sjelden luft vil miste bevisstheten før han føler mangelen på luft. Den stimulerende egenskapen til CO2 brukes i apparater for kunstig åndedrett: der karbondioksid blandes med oksygen for å "starte" åndedrettssystemet.
Karbondioksid og oss: hvorfor CO2 er farlig
Karbondioksid er nødvendig for menneskekroppen akkurat som oksygen. Men akkurat som med oksygen, skader et overskudd av karbondioksid vårt velvære.
En høy konsentrasjon av CO2 i luften fører til forgiftning av kroppen og forårsaker en tilstand av hyperkapni. Med hyperkapni opplever en person pustevansker, kvalme, hodepine og kan til og med miste bevisstheten. Hvis karbondioksidinnholdet ikke synker, oppstår oksygensult. Faktum er at både karbondioksid og oksygen beveger seg gjennom hele kroppen på samme "transport" - hemoglobin. Normalt "reiser" de sammen, og fester seg til forskjellige steder på hemoglobinmolekylet. Økte konsentrasjoner av karbondioksid i blodet reduserer imidlertid oksygenets evne til å binde seg til hemoglobin. Mengden oksygen i blodet avtar og hypoksi oppstår.
Slike usunne konsekvenser for kroppen oppstår ved innånding av luft med et CO2-innhold på over 5000 ppm (dette kan for eksempel være luften i gruver). For å være rettferdig, i det vanlige livet møter vi praktisk talt aldri slik luft. En mye lavere konsentrasjon av karbondioksid har imidlertid ikke den beste helseeffekten.
Ifølge noen funn forårsaker selv 1000 ppm CO2 tretthet og hodepine hos halvparten av forsøkspersonene. Mange begynner å føle tetthet og ubehag enda tidligere. Med en ytterligere økning i karbondioksidkonsentrasjonen til 1500 – 2500 ppm kritisk, er hjernen "lat" til å ta initiativ, behandle informasjon og ta beslutninger.
Og hvis et nivå på 5000 ppm er nesten umulig i hverdagen, så kan 1000 og til og med 2500 ppm lett være en del av det moderne menneskets virkelighet. Våre viste at i sjeldent ventilerte skoleklasserom holder CO2-nivået seg over 1500 ppm mye av tiden, og noen ganger hopper det over 2000 ppm. Det er all grunn til å tro at situasjonen er lik på mange kontorer og til og med leiligheter.
Fysiologer anser 800 ppm for å være et trygt nivå av karbondioksid for menneskers velvære.
En annen studie fant en sammenheng mellom CO2-nivåer og oksidativt stress: jo høyere karbondioksidnivået er, jo mer lider vi av oksidativt stress, som skader kroppens celler.
Karbondioksid i jordens atmosfære
Det er bare omtrent 0,04 % CO2 i atmosfæren på planeten vår (dette er omtrent 400 ppm), og nylig var det enda mindre: karbondioksid krysset 400 ppm-merket først høsten 2016. Forskere tilskriver økningen i CO2-nivåene i atmosfæren industrialiseringen: På midten av 1700-tallet, like før den industrielle revolusjonen, var den bare rundt 270 ppm.
Påføring av karbonsyre (karbondioksid)
For tiden er karbondioksid i alle statene mye brukt i alle industrisektorer og det agroindustrielle komplekset.
I gassform (karbondioksid)
I næringsmiddelindustrien
1. For å skape en inert bakteriostatisk og fungistatisk atmosfære (ved konsentrasjoner over 20%):
· ved behandling av plante- og animalske produkter;
· når du pakker matvarer og medisiner for å øke holdbarheten betydelig;
· ved uttak av øl, vin og juice som fortrengende gass.
2. Ved produksjon av brus og mineralvann (metning).
3. Ved brygging og produksjon av champagne og musserende viner (kullsyre).
4. Tilberedning av kullsyreholdig vann og drikke ved hjelp av sifoner og saturatorer, for personell i varme butikker og om sommeren.
5. Bruk i automater for salg av flaskegass og vann og for manuelt salg av øl og kvass, kullsyreholdig vann og drikke.
6. Ved produksjon av kullsyreholdige melkedrikker og kullsyreholdige frukt- og bærjuicer ("musserende produkter").
7. Ved produksjon av sukker (avføring - metning).
8. For langtidskonservering av frukt- og grønnsaksjuice samtidig som lukten og smaken av et ferskpresset produkt bevares ved å mettes med CO2 og lagres under høyt trykk.
9. For å intensivere prosessene med utfelling og fjerning av vinsyresalter fra vin og juice (detartation).
10. For tilberedning av drikkevann avsaltet ved bruk av filtreringsmetoden. For å mette saltfritt drikkevann med kalsium- og magnesiumioner.
I produksjon, lagring og foredling av landbruksprodukter
11. For å øke holdbarheten til matvarer, grønnsaker og frukt i en kontrollert atmosfære (2-5 ganger).
12. Lagring av snittblomster i 20 dager eller mer i en karbondioksidatmosfære.
13. Lagring av frokostblandinger, pasta, korn, tørket frukt og andre matvarer i en karbondioksidatmosfære for å beskytte dem mot skade fra insekter og gnagere.
14. For behandling av frukt og bær før lagring, som hindrer utvikling av sopp- og bakterieråte.
15. For høytrykksmetning av kuttede eller hele grønnsaker, som forsterker smaksnotater (“gnistrende produkter”) og forbedrer holdbarheten.
16. For å forbedre veksten og øke produktiviteten til planter i beskyttet jord.
I dag, i grønnsaks- og blomsterdyrkende gårder i Russland, er spørsmålet om gjødsling av planter i beskyttet jord med karbondioksid et presserende spørsmål. CO2-mangel er et mer alvorlig problem enn mangel på mineralske næringsstoffer. I gjennomsnitt syntetiserer en plante 94 % av tørrstoffmassen fra vann og karbondioksid; planten mottar de resterende 6 % fra mineralgjødsel! Lavt karbondioksidinnhold er nå en faktor som begrenser utbyttet (primært i småvolumsvekster). Luften i et 1 hektar stort drivhus inneholder ca 20 kg CO2. Ved maksimale lysnivåer i vår- og sommermånedene kan agurkplanters CO2-forbruk under fotosyntesen nærme seg 50 kg t/ha (dvs. opptil 700 kg/ha CO2 per dagslys). Det resulterende underskuddet dekkes bare delvis av tilstrømningen av atmosfærisk luft gjennom akterspeilene og lekkasjen av de omsluttende strukturene, samt av planters nattånding. I jordveksthus er en ekstra kilde til karbondioksid jord fylt med gjødsel, torv, halm eller sagflis. Effekten av å berike drivhusluften med karbondioksid avhenger av mengden og typen av disse organiske stoffene som gjennomgår mikrobiologisk nedbrytning. For eksempel, når du legger til sagflis fuktet med mineralgjødsel, kan nivået av karbondioksid til å begynne med nå høye verdier om natten, og om dagen når akterspeilene er stengt. Men generelt er denne effekten ikke stor nok og tilfredsstiller bare en del av plantenes behov. Den største ulempen med biologiske kilder er den korte varigheten av å øke konsentrasjonen av karbondioksid til ønsket nivå, samt umuligheten av å regulere fôringsprosessen. Ofte i bakkende drivhus på solfylte dager med utilstrekkelig luftutveksling, kan CO2-innholdet som følge av intensiv absorpsjon av planter falle under 0,01 % og fotosyntesen stopper praktisk talt! Mangel på CO2 blir hovedfaktoren som begrenser assimilering av karbohydrater og følgelig vekst og utvikling av planter. Det er mulig å dekke underskuddet fullstendig bare ved bruk av tekniske kilder til karbondioksid.
17. Produksjon av mikroalger til husdyr. Når vann er mettet med karbondioksid i installasjoner for autonom algedyrking, øker algeveksthastigheten betydelig (4-6 ganger).
18. For å forbedre kvaliteten på ensilasje. Ved ensilering av sukkulentfôr forhindrer den kunstige innføringen av CO2 i plantemassen penetrasjon av oksygen fra luften, noe som bidrar til dannelsen av et høykvalitetsprodukt med et gunstig forhold mellom organiske syrer, et høyt innhold av karoten og fordøyelig protein. .
19. For sikker desinfestering av matvarer og ikke-matvarer. En atmosfære som inneholder mer enn 60 % karbondioksid innen 1-10 dager (avhengig av temperatur) ødelegger ikke bare voksne insekter, men også larvene og eggene deres. Denne teknologien kan brukes på produkter med bundet vanninnhold på opptil 20 %, som korn, ris, sopp, tørket frukt, nøtter og kakao, dyrefôr og mye mer.
20. For total destruksjon av muslignende gnagere ved å kort fylle huler, lagringsanlegg og kamre med gass (en tilstrekkelig konsentrasjon på 30 % karbondioksid).
21. For anaerob pasteurisering av dyrefôr, blandet med vanndamp ved en temperatur som ikke overstiger 83 grader C - som erstatning for granulering og ekstrudering, som ikke krever store energikostnader.
22. For avliving av fjørfe og smådyr (griser, kalver, sauer) før slakting. For bedøvelse av fisk under transport.
23. For anestesi av dronninger og humler for å fremskynde eggleggingen.
24. Å mette drikkevann for kyllinger, noe som reduserer den negative effekten av høye sommertemperaturer på fjørfe betydelig, hjelper til med å tykne eggeskall og styrke beinene.
25. Å mette arbeidsløsninger av sopp- og ugressmidler for bedre virkning av preparatene. Denne metoden lar deg redusere løsningsforbruket med 20-30%.
I medisin
26. a) blandet med oksygen som et respirasjonsstimulerende middel (i en konsentrasjon på 5 %);
b) for tørre kullsyrebad (med en konsentrasjon på 15-30%) for å senke blodtrykket og forbedre blodstrømmen.
27. Kryoterapi i dermatologi, tørr- og vannkarbondioksidbad i balneoterapi, pusteblandinger i kirurgi.
I kjemisk industri og papirindustri
28. For produksjon av brus, ammoniumkarbonsalter (brukt som gjødsel i planteproduksjon, tilsetningsstoffer i fôr til drøvtyggere, i stedet for gjær i bakevarer og konfekt), hvitt bly, urea, hydroksykarboksylsyrer. For katalytisk syntese av metanol og formaldehyd.
29. For nøytralisering av alkalisk avløpsvann. På grunn av løsningens selvbuffrende effekt unngår presis pH-regulering korrosjon av utstyr og avløpsrør, og det er ingen dannelse av giftige biprodukter.
30. Ved produksjon av papir for behandling av masse etter alkalisk bleking (øker prosessens effektivitet med 15%).
31. Å øke utbyttet og forbedre de fysiske og mekaniske egenskapene og blekingen til cellulose under oksygen-sodakoking av tre.
32. For å rense varmevekslere fra kalk og forhindre dannelse (en kombinasjon av hydrodynamiske og kjemiske metoder).
Innen bygg og andre næringer
33. For rask kjemisk herding av støpeformer for stål og støpejern. Tilførselen av karbondioksid til støpeformer akselererer deres herding 20-25 ganger sammenlignet med termisk tørking.
34. Som en skummende gass ved produksjon av porøs plast.
35. For styrking av ildfast murstein.
36. For halvautomatiske sveisemaskiner for reparasjon av karosseri av person- og personbiler, reparasjon av kabiner på lastebiler og traktorer og for elektrisk sveising av tynnplate stålprodukter.
37. Ved fremstilling av sveisede strukturer med automatisk og halvautomatisk elektrisk sveising i et miljø med karbondioksid som en beskyttende gass. Sammenlignet med sveising med en pinneelektrode, øker arbeidsvennligheten, produktiviteten øker med 2-4 ganger, kostnaden for 1 kg avsatt metall i et CO2-miljø er mer enn to ganger lavere sammenlignet med manuell buesveising.
38. Som et beskyttende medium i blandinger med inerte og edle gasser under automatisert sveising og metallskjæring, takket være hvilke sømmer av meget høy kvalitet oppnås.
39. Lading og opplading av brannslukningsapparater, for brannslokkingsutstyr. I brannslukningsanlegg, for fylling av brannslukningsapparater.
40. Ladebokser for gassvåpen og sifoner.
41. Som forstøvergass i aerosolbokser.
42. For fylling av sportsutstyr (baller, baller, etc.).
43. Som et aktivt medium i medisinske og industrielle lasere.
44. For presis kalibrering av instrumenter.
I gruveindustrien
45. For oppmykning av kullsteinmassen under utvinning av steinkull i bergartutsatte formasjoner.
46. For å utføre sprengningsoperasjoner uten å skape en flamme.
47. Øke effektiviteten av oljeproduksjonen ved å tilføre karbondioksid til oljereservoarene.
I flytende tilstand (lavtemperatur karbondioksid)
I næringsmiddelindustrien
1. For hurtigfrysing, til en temperatur på -18 grader C og lavere, av matvarer i kontaktfrysere. Sammen med flytende nitrogen er flytende karbondioksid mest egnet for direkte kontaktfrysing av ulike typer produkter. Som kontaktkjølemiddel er det attraktivt på grunn av dets lave kostnader, kjemiske passivitet og termiske stabilitet, korroderer ikke metallkomponenter, er ikke brennbart og er ikke farlig for personell. Flytende karbondioksid tilføres produktet som beveger seg på transportbåndet fra dysene i visse deler, som ved atmosfærisk trykk øyeblikkelig blir til en blanding av tørr snø og kald karbondioksid, mens vifter hele tiden blander gassblandingen inne i apparatet, som, er i prinsippet i stand til å avkjøle produktet fra +20 grader C til -78,5 grader C på noen få minutter. Bruken av kontakthurtigfrysere har en rekke grunnleggende fordeler sammenlignet med tradisjonell fryseteknologi:
Frysetiden reduseres til 5-30 minutter; enzymatisk aktivitet i produktet opphører raskt;
· strukturen til vev og celler i produktet er godt bevart, siden iskrystaller dannes av mye mindre størrelser og nesten samtidig i cellene og i det intercellulære rommet til vev;
· med langsom frysing vises spor av bakteriell aktivitet i produktet, mens med sjokkfrysing har de rett og slett ikke tid til å utvikle seg;
· vekttap av produktet som følge av krymping er bare 0,3-1% (mot 3-6%);
· Lettflyktige verdifulle aromatiske stoffer vil bli bevart i mye større mengder. Sammenlignet med frysing med flytende nitrogen, frysing med karbondioksid:
· sprekker i produktet er ikke observert på grunn av for stor temperaturforskjell mellom overflaten og kjernen til det frosne produktet
· under fryseprosessen trenger CO2 inn i produktet og under avriming beskytter det det mot oksidasjon og utvikling av mikroorganismer. Frukt og grønnsaker som er utsatt for hurtigfrysing og emballering på stedet, beholder mest smak og næringsverdi, alle vitaminer og biologisk aktive stoffer, noe som gjør det mulig å bruke dem i stor utstrekning til produksjon av produkter for barns og kostholdsernæring. Det er viktig at ikke-standard frukt- og grønnsaksprodukter med hell kan brukes til å tilberede dyre frosne blandinger. Hurtigfrysere som bruker flytende karbondioksid er kompakte, enkle i design og rimelige i drift (hvis det er en nærliggende kilde til billig flytende karbondioksid). Enhetene finnes i mobile og stasjonære versjoner, spiral-, tunnel- og skaptyper, som er av interesse for landbruksprodusenter og produktforedlere. De er spesielt praktiske når produksjonen krever frysing av ulike matvarer og råvarer ved forskjellige temperaturforhold (-10...-70 grader C). Hurtigfryst mat kan tørkes under høyvakuum - frysetørking. Produkter tørket med denne metoden er av høy kvalitet: de beholder alle næringsstoffer, har økt gjenopprettingsevne, har minimal krymping og porøs struktur, og beholder sin naturlige farge. Frysetørkede produkter er 10 ganger lettere enn de originale på grunn av fjerning av vann fra dem, de lagres veldig lenge i forseglede poser (spesielt når posene er fylt med karbondioksid) og kan leveres billig til mest avsidesliggende områder.
2. For rask nedkjøling av ferske matvarer, pakket og uemballert, til +2...+6 grader C. Bruk av installasjoner hvis drift ligner på driften av hurtigfrysere: når flytende karbondioksid injiseres, dannes det liten tørr snø, som produktet behandles med i en viss tid. Tørr snø er et effektivt middel for raskt å redusere temperaturen, noe som ikke fører til uttørking av produktet, som luftkjøling, og ikke øker fuktighetsinnholdet, slik som skjer ved avkjøling med vannis. Tørrsnøkjøling gir den nødvendige temperaturreduksjonen på bare noen få minutter, i stedet for timene som kreves med konvensjonell kjøling. Den naturlige fargen på produktet er bevart og til og med forbedret på grunn av den svake diffusjonen av CO2 inni. Samtidig øker holdbarheten til produktene betydelig, siden CO2 undertrykker utviklingen av både aerobe og anaerobe bakterier og muggsopp. Det er praktisk og lønnsomt å kjøle ned fjærfekjøtt (kuttet eller i kadaver), porsjonert kjøtt, pølser og halvfabrikata. Enhetene brukes også der teknologien krever rask avkjøling av produktet under eller før støping, pressing, ekstrudering, sliping eller skjæring. Enheter av denne typen er også svært praktiske for bruk i fjørfefarmer for in-line ultrarask kjøling fra 42,7 grader C til 4,4-7,2 grader C av nylagte kyllingegg.
3. For å fjerne skinnet fra bær ved hjelp av frysemetoden.
4. For kryokonservering av sæd og embryoer fra storfe og griser.
I kjølebransjen
5. For bruk som alternativt kjølemedium i kjøleanlegg. Karbondioksid kan tjene som et effektivt kjølemiddel fordi det har en lav kritisk temperatur (31,1 grader C), en relativt høy trippelpunktstemperatur (-56 grader C), et høyt trippelpunktstrykk (0,5 mPa) og et høyt kritisk trykk (7,39 mPa). Som kjølemiddel har det følgende fordeler:
· svært lav pris sammenlignet med andre kjølemedier;
· ikke-giftig, ikke-brennbar og ikke-eksplosiv;
· kompatibel med alle elektriske isolasjons- og konstruksjonsmaterialer;
· ødelegger ikke ozonlaget;
· gir et moderat bidrag til økningen i drivhuseffekten sammenlignet med moderne halogenerte kuldemedier. Et høyt kritisk trykk har det positive aspektet ved et lavt kompresjonsforhold, noe som resulterer i betydelig kompressoreffektivitet, noe som muliggjør kompakte og rimelige kjøledesign. Samtidig er det nødvendig med ytterligere kjøling av kondensatorens elektriske motor, og metallforbruket til kjøleenheten øker på grunn av økningen i tykkelsen på rørene og veggene. Det er lovende å bruke CO2 i to-trinns lavtemperaturinstallasjoner for industrielle og semi-industrielle applikasjoner, og spesielt i klimaanlegg for biler og tog.
6. For høyytelses frossenmaling av myke, termoplastiske og elastiske produkter og stoffer. I kryogene møller males de produktene og stoffene som ikke kan males i sin vanlige form, for eksempel gelatin, gummi, eventuelle polymerer, dekk, raskt og med lavt energiforbruk i frossen form. Kaldmaling i en tørr, inert atmosfære er nødvendig for alle urter og krydder, kakaobønner og kaffebønner.
7. For testing av tekniske systemer ved lave temperaturer.
I metallurgi
8. For kjøling av legeringer som er vanskelige å kutte ved bearbeiding på dreiebenker.
9. Å danne et beskyttende miljø for røykdemping i kobber-, nikkel-, sink- og blysmelte- eller tappeprosesser.
10. Ved gløding av solid kobbertråd for kabelprodukter.
I gruveindustrien
11. Som et lavt sprengstoff i kulldrift, som ikke fører til antennelse av metan og kullstøv under en eksplosjon, og ikke produserer giftige gasser.
12. Forebygging av branner og eksplosjoner ved å fortrenge luft fra containere og gruver som inneholder eksplosive damper og gasser med karbondioksid.
Superkritisk
I utvinningsprosesser
1. Å fange opp aromatiske stoffer fra frukt- og bærjuice, skaffe planteekstrakter og medisinske urter ved hjelp av flytende karbondioksid. I tradisjonelle metoder for utvinning av plante- og dyreråvarer brukes ulike typer organiske løsemidler, som er svært spesifikke og sjelden sikrer utvinning av hele komplekset av biologisk aktive forbindelser fra råvarer. Dessuten oppstår alltid problemet med å separere løsemiddelrester fra ekstraktet, og de teknologiske parametrene for denne prosessen kan føre til delvis eller til og med fullstendig ødeleggelse av noen komponenter i ekstraktet, noe som forårsaker en endring ikke bare i sammensetningen, men også i egenskapene til det isolerte ekstraktet. Sammenlignet med tradisjonelle metoder har ekstraksjonsprosesser (samt fraksjonering og impregnering) ved bruk av superkritisk karbondioksid en rekke fordeler:
· energisparende karakter av prosessen;
· høye masseoverføringsegenskaper til prosessen på grunn av lav viskositet og høy penetreringsevne til løsningsmidlet;
· høy grad av utvinning av relevante komponenter og høy kvalitet på det resulterende produktet;
· praktisk talt fravær av CO2 i ferdige produkter;
· et inert oppløsningsmedium brukes ved en temperatur som ikke truer termisk nedbrytning av materialer;
· prosessen produserer ikke avløpsvann og løsemidler, etter dekompresjon kan CO2 samles og gjenbrukes;
· den unike mikrobiologiske renheten til de resulterende produktene er sikret;
· mangel på komplekst utstyr og flertrinns prosess;
· Det brukes et billig, ikke-giftig og ikke brennbart løsemiddel. De selektive og ekstraksjonsegenskapene til karbondioksid kan variere mye med endringer i temperatur og trykk, noe som gjør det mulig å ekstrahere det meste av spekteret av i dag kjente biologisk aktive forbindelser fra plantematerialer ved lave temperaturer.
2. For å oppnå verdifulle naturprodukter - CO2-ekstrakter av krydder, essensielle oljer og biologisk aktive stoffer. Ekstraktet kopierer praktisk talt det originale plantematerialet; når det gjelder konsentrasjonen av dets bestanddeler, kan vi konstatere at det ikke er noen analoger blant klassiske ekstrakter. Kromatografiske analysedata viser at innholdet av verdifulle stoffer overstiger klassiske ekstrakter titalls ganger. Produksjon i industriell skala har blitt mestret:
· ekstrakter fra krydder og medisinske urter;
· fruktaromaer;
· ekstrakter og syrer fra humle;
· antioksidanter, karotenoider og lykopener (inkludert fra tomatråvarer);
· naturlige fargestoffer (fra røde pepperfrukter og andre);
lanolin fra ull;
· naturlig plantevoks;
· tindvedoljer.
3. For utvinning av høyt rensede eteriske oljer, spesielt fra sitrusfrukter. Ved utvinning av essensielle oljer med superkritisk CO2, ekstraheres også svært flyktige fraksjoner med hell, noe som gir disse oljene fikserende egenskaper, samt en mer komplett aroma.
4. For å fjerne koffein fra te og kaffe, nikotin fra tobakk.
5. For å fjerne kolesterol fra mat (kjøtt, meieriprodukter og egg).
6. For produksjon av lav-fett potetgull og soyaprodukter;
7. For produksjon av høykvalitets tobakk med spesifiserte teknologiske egenskaper.
8. For renseri av klær.
9. Å fjerne uranforbindelser og transuranelementer fra radioaktivt forurenset jord og fra overflatene til metalllegemer. Samtidig reduseres volumet av vannavfall hundrevis av ganger, og det er ikke nødvendig å bruke aggressive organiske løsemidler.
10. For miljøvennlig PCB-etseteknologi for mikroelektronikk, uten å generere giftig flytende avfall.
I fraksjoneringsprosesser
Separasjonen av et flytende stoff fra en løsning, eller separasjonen av en blanding av flytende stoffer kalles fraksjonering. Disse prosessene er kontinuerlige og derfor mye mer effektive enn separering av stoffer fra faste underlag.
11. For raffinering og deodorisering av oljer og fett. For å få kommersiell olje er det nødvendig å utføre en hel rekke tiltak, for eksempel fjerning av lecitin, slim, syre, bleking, deodorisering og andre. Ved ekstrahering med superkritisk CO2 utføres disse prosessene i løpet av en teknologisk syklus, og kvaliteten på oljen som oppnås i dette tilfellet er mye bedre, siden prosessen foregår ved relativt lave temperaturer.
12. Å redusere alkoholinnholdet i drinker. Produksjonen av ikke-alkoholholdige tradisjonelle drikker (vin, øl, cider) er i økende grad etterspurt av etiske, religiøse eller diettmessige årsaker. Selv om disse lavalkoholdrikkene ofte er av lavere kvalitet, er markedet betydelig og vokser raskt, så forbedring av slik teknologi er et veldig attraktivt tema.
13. For energisparende produksjon av høyrent glyserin.
14. For energisparende produksjon av lecitin fra soyaolje (med et fosfatidylkolininnhold på ca. 95%).
15. For gjennomstrømningsrensing av industrielt avløpsvann fra hydrokarbonforurensninger.
I impregneringsprosesser
Impregneringsprosessen - introduksjonen av nye stoffer, er i hovedsak den omvendte prosessen med utvinning. Det nødvendige stoffet løses opp i superkritisk CO2, deretter trenger løsningen inn i det faste substratet, når trykket slippes, fordamper karbondioksidet øyeblikkelig, og stoffet forblir i substratet.
16. For miljøvennlig fargingsteknologi for fibre, stoffer og tekstiltilbehør. Maling er et spesielt tilfelle av impregnering. Fargestoffer er vanligvis oppløst i et giftig organisk løsningsmiddel, så fargede materialer må vaskes grundig, noe som fører til at løsningsmidlet enten fordamper til atmosfæren eller havner i avløpsvann. Ved superkritisk farging brukes ikke vann og løsemidler, fargestoffet er oppløst i superkritisk CO2. Denne metoden gir en interessant mulighet til å farge forskjellige typer syntetiske materialer samtidig, som plasttenner og stoffforet på en glidelås.
17. For miljøvennlig teknologi, maling. Det tørre fargestoffet løses opp i en strøm av superkritisk CO2, og flyr sammen med det ut av dysen til en spesiell pistol. Karbondioksid fordamper umiddelbart, og malingen legger seg på overflaten. Denne teknologien er spesielt lovende for lakkering av biler og stort utstyr.
18. For homogenisert impregnering av polymerstrukturer med legemidler, for derved å sikre en konstant og forlenget frigjøring av legemidlet i kroppen. Denne teknologien er basert på evnen til superkritisk CO2 til lett å penetrere mange polymerer, mette dem, noe som får mikroporene til å åpne seg og svelle.
I teknologiske prosesser
19. Erstatning av høytemperaturvanndamp med superkritisk CO2 i ekstruderingsprosesser, ved prosessering av kornlignende råvarer, tillater bruk av relativt lave temperaturer, introduksjon av meieriingredienser og eventuelle varmefølsomme tilsetningsstoffer i oppskriften. Superkritisk væskeekstrudering gjør det mulig å lage nye produkter med en ultraporøs indre struktur og en jevn, tett overflate.
20. For produksjon av polymer- og fettpulver. En strøm av superkritisk CO2 med noen polymerer eller fett oppløst i den injiseres inn i et kammer med lavere trykk, hvor de "kondenseres" i form av et fullstendig homogent fint dispergert pulver, de fineste fibrene eller filmene.
21. Forberedelse for tørking av grønt og frukt ved å fjerne kutikulær vokslaget med en stråle av superkritisk CO2.
I kjemiske reaksjonsprosesser
22. Et lovende bruksområde for superkritisk CO2 er bruken som et inert medium under kjemiske reaksjoner av polymerisering og syntese. I et superkritisk miljø kan syntese skje tusen ganger raskere enn syntesen av de samme stoffene i tradisjonelle reaktorer. Det er svært viktig for industrien at en så betydelig akselerasjon av reaksjonshastigheten, på grunn av høye konsentrasjoner av reagenser i et superkritisk medium med lav viskositet og høy diffusivitet, gjør det mulig å redusere kontakttiden til reagensene tilsvarende. Rent teknologisk gjør dette det mulig å erstatte statiske lukkede reaktorer med strømningsreaktorer som er grunnleggende mindre, billigere og sikrere.
I termiske prosesser
23. Som arbeidsvæske for moderne kraftverk.
24. Som arbeidsfluid for gassvarmepumper som produserer høytemperaturvarme for varmtvannsforsyningssystemer.
I fast tilstand (tørris og snø)
I næringsmiddelindustrien
1. For kontaktfrysing av kjøtt og fisk.
2. For kontakt hurtigfrysing av bær (røde og solbær, stikkelsbær, bringebær, chokebær og andre).
3. Salg av is og brus på steder fjernt fra strømnettet, avkjølt med tørris.
4. Ved lagring, transport og salg av frosne og kjølte matvarer. Produksjonen av brikettert og granulert tørris for kjøpere og selgere av lett bedervelige produkter er under utvikling. Tørris er veldig praktisk for transport og for salg av kjøtt, fisk og is i varmt vær - produktene forblir frosne i veldig lang tid. Siden tørris bare fordamper (sublimerer), er det ingen smeltet væske, og transportbeholdere forblir alltid rene. Autokjøleskap kan utstyres med et tørriskjølesystem i liten størrelse, som er preget av ekstrem enkelhet av enheten og høy driftssikkerhet; kostnadene er mange ganger lavere enn kostnadene for en hvilken som helst klassisk kjøleenhet. Ved transport over korte avstander er et slikt kjølesystem det mest økonomiske.
5. For å forkjøle beholdere før lasting av produkter. Å blåse tørr snø i kald karbondioksid er en av de mest effektive måtene å forhåndskjøle eventuelle beholdere på.
6. For lufttransport som primært kjølemiddel i isotermiske beholdere med et autonomt to-trinns kjølesystem (granulert tørris - freon).
Under overflaterengjøringsarbeid
8. Rensing av deler og komponenter, motorer fra forurensninger ved bruk av renseanlegg ved bruk av tørrisgranulat i en gasstrøm For å rense overflater på komponenter og deler fra operasjonelle forurensninger. Den siste tiden har det vært stor etterspørsel etter ikke-slipende ekspressrengjøring av materialer, tørre og våte overflater med en stråle av fingranulert tørris (blåsing). Uten å demontere enhetene kan du med hell utføre:
· rengjøring av sveiselinjer;
· fjerning av gammel maling;
· rengjøring av støpeformer;
· rengjøring av utskriftsmaskinenheter;
· rengjøring av utstyr til næringsmiddelindustrien;
· rengjøring av støpeformer for produksjon av polyuretanskumprodukter.
· rengjøring av støpeformer for produksjon av bildekk og andre gummiprodukter;
· rengjøring av støpeformer for produksjon av plastprodukter, inkludert rensing av støpeformer for produksjon av PET-flasker; Når tørris pellets treffer en overflate, fordamper de øyeblikkelig, og skaper en mikroeksplosjon som fjerner forurensninger fra overflaten. Ved fjerning av sprøtt materiale som maling, skaper prosessen en trykkbølge mellom belegget og underlaget. Denne bølgen er sterk nok til å fjerne belegget og løfte det fra innsiden. Når du fjerner klissete eller klebrige materialer som olje eller skitt, ligner rengjøringsprosessen på en sterk vannstråle.
7. For rengjøring av stemplet gummi- og plastprodukter fra grader (tumbling).
Under byggearbeid
9. I prosessen med å produsere porøse byggematerialer med samme størrelse karbondioksidbobler, jevnt fordelt gjennom hele volumet av materialet.
10. For frysing av jord under bygging.
11. Installasjon av isplugger i rør med vann (ved å fryse dem fra utsiden med tørris), under reparasjonsarbeid på rørledninger uten å drenere vannet.
12. For rengjøring av artesiske brønner.
13. Ved fjerning av asfaltflater i varmt vær.
I andre bransjer
14. Mottak av lave temperaturer ned til minus 100 grader (ved blanding av tørris med eter) for testing av produktkvalitet, for laboratoriearbeid.
15. For kaldmontering av deler i maskinteknikk.
16. Ved produksjon av duktile kvaliteter av legering og rustfritt stål, glødet aluminiumslegeringer.
17. Ved knusing, sliping og konservering av kalsiumkarbid.
18. For å lage kunstig regn og få ekstra nedbør.
19. Kunstig spredning av skyer og tåke, bekjempe hagl.
20. Å generere ufarlig røyk under forestillinger og konserter. Oppnå en røykeffekt på popscener under artistopptredener ved bruk av tørris.
I medisin
21. For behandling av visse hudsykdommer (kryoterapi).
DEFINISJON
Karbondioksid(karbondioksid, karbonsyreanhydrid, karbondioksid) – karbonmonoksid (IV).
Formel – CO 2. Molar masse – 44 g/mol.
Kjemiske egenskaper av karbondioksid
Karbondioksid tilhører klassen sure oksider, dvs. Når det samhandler med vann, danner det en syre som kalles karbonsyre. Karbonsyre er kjemisk ustabil og i dannelsesøyeblikket brytes den umiddelbart ned til komponentene, dvs. Reaksjonen mellom karbondioksid og vann er reversibel:
CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O(løsning) ↔ H 2 CO 3.
Ved oppvarming brytes karbondioksid ned til karbonmonoksid og oksygen:
2CO 2 = 2CO + O 2.
Som alle sure oksider er karbondioksid preget av reaksjoner av interaksjon med basiske oksider (bare dannet av aktive metaller) og baser:
CaO + CO2 = CaCO3;
Al 2 O 3 + 3 CO 2 = Al 2 (CO 3) 3;
CO 2 + NaOH (fortynnet) = NaHC03;
CO 2 + 2 NaOH (kons.) = Na 2 CO 3 + H 2 O.
Karbondioksid støtter ikke forbrenning; bare aktive metaller brenner i det:
CO2 + 2Mg = C + 2MgO (t);
CO 2 + 2Ca = C + 2CaO (t).
Karbondioksid reagerer med enkle stoffer som hydrogen og karbon:
CO2 + 4H2 = CH4 + 2H20 (t, kat = Cu20);
CO 2 + C = 2CO (t).
Når karbondioksid reagerer med peroksider av aktive metaller, dannes karbonater og oksygen frigjøres:
2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2.
En kvalitativ reaksjon på karbondioksid er reaksjonen av dets interaksjon med kalkvann (melk), dvs. med kalsiumhydroksid, der det dannes et hvitt bunnfall - kalsiumkarbonat:
CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Fysiske egenskaper til karbondioksid
Karbondioksid er et gassformig stoff uten farge eller lukt. Tyngre enn luft. Termisk stabil. Når den komprimeres og avkjøles, forvandles den lett til flytende og fast tilstand. Karbondioksid i fast aggregert tilstand kalles "tørris" og sublimerer lett ved romtemperatur. Karbondioksid er dårlig løselig i vann og reagerer delvis med det. Tetthet – 1,977 g/l.
Produksjon og bruk av karbondioksid
Det finnes industrielle og laboratoriemetoder for å produsere karbondioksid. Således oppnås det i industrien ved å brenne kalkstein (1), og i laboratoriet ved påvirkning av sterke syrer på karbonsyresalter (2):
CaC03 = CaO + CO2 (t) (1);
CaCO 3 + 2 HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2).
Karbondioksid brukes i maten (kullsyreholdig limonade), kjemisk (temperaturkontroll ved produksjon av syntetiske fibre), metallurgisk (miljøvern, som brungassutfelling) og annen industri.
Eksempler på problemløsning
EKSEMPEL 1
| Trening | Hvilket volum karbondioksid frigjøres ved virkningen av 200 g av en 10 % løsning av salpetersyre per 90 g kalsiumkarbonat som inneholder 8 % urenheter som er uløselige i syre? |
| Løsning | Molare masser av salpetersyre og kalsiumkarbonat, beregnet ved hjelp av tabellen over kjemiske elementer av D.I. Mendeleev - henholdsvis 63 og 100 g/mol. La oss skrive ligningen for oppløsningen av kalkstein i salpetersyre: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100 % - ω blanding = 100 % - 8 % = 92 % = 0,92. Deretter er massen av rent kalsiumkarbonat: m(CaCO 3) cl = m kalkstein × ω(CaCO 3) cl / 100 %; m(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100 % = 82,8 g. Mengden kalsiumkarbonat er lik: n(CaCO 3) = m(CaCO 3) cl / M(CaCO 3); n(CaCO 3) = 82,8 / 100 = 0,83 mol. Massen av salpetersyre i løsning vil være lik: m(HNO 3) = m(HNO 3) løsning x ω(HNO 3) / 100%; m(HNO 3) = 200 × 10 / 100 % = 20 g. Mengden kalsiumsalpetersyre er lik: n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3); n(HNO3) = 20/63 = 0,32 mol. Ved å sammenligne mengdene av stoffer som reagerte, fastslår vi at salpetersyre er mangelvare, derfor gjøres ytterligere beregninger med salpetersyre. I følge reaksjonsligningen n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1, derfor n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0,16 mol. Deretter vil volumet av karbondioksid være lik: V(CO 2) = n(CO 2) × V m; V(CO 2) = 0,16 × 22,4 = 3,58 g. |
| Svar | Volumet av karbondioksid er 3,58 g. |
Karbondioksid er en fargeløs gass med en knapt merkbar lukt, ikke-giftig, tyngre enn luft. Karbondioksid er vidt distribuert i naturen. Den løses opp i vann og danner karbonsyre H 2 CO 3, noe som gir den en sur smak. Luften inneholder omtrent 0,03 % karbondioksid. Tettheten er 1,524 ganger større enn luftens tetthet og er lik 0,001976 g/cm 3 (ved null temperatur og trykk 101,3 kPa). Ioniseringspotensial 14,3V. Kjemisk formel - CO 2.
I sveiseproduksjon brukes begrepet "karbondioksid" cm.. I «Regler for utforming og sikker drift av trykkbeholdere» er begrepet "karbondioksid", og på sikt "karbondioksid".
Det er mange måter å produsere karbondioksid på, de viktigste er omtalt i artikkelen.
Tettheten av karbondioksid avhenger av trykk, temperatur og aggregeringstilstanden den finnes i. Ved atmosfærisk trykk og en temperatur på -78,5 °C blir karbondioksid, som omgår den flytende tilstanden, til en hvit snølignende masse "tørris".
Under et trykk på 528 kPa og ved en temperatur på -56,6 ° C, kan karbondioksid være i alle tre tilstander (det såkalte trippelpunktet).
Karbondioksid er termisk stabilt, og dissosieres til karbonmonoksid kun ved temperaturer over 2000 °C.
Karbondioksid er første gass som beskrives som et diskret stoff. På det syttende århundre, en flamsk kjemiker Jan Baptist van Helmont (Jan Baptist van Helmont) la merke til at etter brenning av kull i et lukket kar, var askemassen mye mindre enn massen til det brente kullet. Han forklarte dette ved å si at kull ble forvandlet til en usynlig masse, som han kalte «gass».
Egenskapene til karbondioksid ble studert mye senere i 1750. skotsk fysiker Joseph Black (Joseph Black).
Han oppdaget at kalkstein (kalsiumkarbonat CaCO 3), når den varmes opp eller reageres med syrer, frigjør en gass, som han kalte "bundet luft". Det viste seg at "bundet luft" er tettere enn luft og ikke støtter forbrenning.
CaCO 3 + 2 HCl = CO 2 + CaCl 2 + H 2 O
Ved å sende «bundet luft» d.v.s. karbondioksid CO 2 gjennom en vandig løsning av kalk Ca(OH) 2 kalsiumkarbonat CaCO 3 avsettes til bunnen. Joseph Black brukte dette eksperimentet for å bevise at karbondioksid frigjøres gjennom dyrs respirasjon.
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O
Flytende karbondioksid er en fargeløs, luktfri væske hvis tetthet varierer mye med temperaturen. Den eksisterer ved romtemperatur bare ved trykk over 5,85 MPa. Tettheten av flytende karbondioksid er 0,771 g/cm 3 (20°C). Ved temperaturer under +11°C er den tyngre enn vann, og over +11°C er den lettere.
Egenvekten til flytende karbondioksid varierer betydelig med temperaturen Derfor bestemmes mengden karbondioksid og selges etter vekt. Løseligheten til vann i flytende karbondioksid i temperaturområdet 5,8-22,9°C er ikke mer enn 0,05%.
Flytende karbondioksid blir til gass når varme tilføres den. Under normale forhold (20°C og 101,3 kPa) Når 1 kg flytende karbondioksid fordamper, dannes det 509 liter karbondioksid. Når gassen trekkes ut for raskt, synker trykket i sylinderen og varmetilførselen er utilstrekkelig, karbondioksidet avkjøles, fordampningshastigheten avtar og når det når "trippelpunktet" blir det til tørris, som tetter hullet i reduksjonsgiret, og ytterligere gassuttak stopper. Når den varmes opp, blir tørris direkte til karbondioksid, og omgår den flytende tilstanden. For å fordampe tørris er det nødvendig å tilføre betydelig mer varme enn å fordampe flytende karbondioksid - derfor, hvis det har dannet seg tørris i sylinderen, fordamper den sakte.
Flytende karbondioksid ble først produsert i 1823. Humphry Davy(Humphry Davy) og Michael Faraday(Michael Faraday).
Fast karbondioksid "tørris" ligner snø og is i utseende. Karbondioksidinnholdet oppnådd fra tørrisbriketter er høyt - 99,93-99,99%. Fuktighetsinnholdet er i området 0,06-0,13 %. Tørris, som er i friluft, fordamper raskt, så beholdere brukes til lagring og transport. Karbondioksid produseres fra tørris i spesielle fordampere. Fast karbondioksid (tørris), levert i samsvar med GOST 12162.
Karbondioksid brukes oftest:
- å skape et beskyttende miljø for metaller;
- i produksjon av kullsyreholdige drikker;
- kjøling, frysing og lagring av matvarer;
- for brannslokkingssystemer;
- for rengjøring av overflater med tørris.
Tettheten av karbondioksid er ganske høy, noe som gjør at lysbuereaksjonsrommet kan beskyttes mot kontakt med luftgasser og forhindrer nitrering ved relativt lavt karbondioksidforbruk i strålen. Karbondioksid er, under sveiseprosessen, det interagerer med sveisemetallet og har en oksiderende og også karburerende effekt på metallet i sveisebassenget.
Tidligere hindringer for bruk av karbondioksid som beskyttelsesmedium var i sømmene. Porene ble forårsaket av koking av det størknende metallet i sveisebassenget fra frigjøring av karbonmonoksid (CO) på grunn av dets utilstrekkelige deoksidering.
Ved høye temperaturer dissosieres karbondioksid for å danne svært aktivt fritt, monoatomisk oksygen:
Oksidasjon av sveisemetallet som frigjøres for karbondioksid under sveising nøytraliseres av innholdet av en ekstra mengde legeringselementer med høy affinitet for oksygen, oftest silisium og mangan (i overkant av mengden som kreves for legering av sveisemetallet) eller flukser introdusert i sveisesonen (sveising).
Både karbondioksid og karbonmonoksid er praktisk talt uløselige i fast og smeltet metall. Den frie aktive oksiderer elementene som er tilstede i sveisebassenget avhengig av deres oksygenaffinitet og konsentrasjon i henhold til ligningen:
Me + O = MeO
hvor Me er et metall (mangan, aluminium, etc.).
I tillegg reagerer karbondioksid selv med disse elementene.
Som et resultat av disse reaksjonene, ved sveising i karbondioksid, observeres betydelig utbrenning av aluminium, titan og zirkonium, og mindre intens utbrenning av silisium, mangan, krom, vanadium, etc.
Oksydasjonen av urenheter skjer spesielt kraftig ved . Dette skyldes det faktum at ved sveising med en forbrukselektrode, oppstår samspillet mellom det smeltede metallet med gassen når en dråpe forblir på enden av elektroden og i sveisebassenget, og ved sveising med en ikke-forbrukbar elektrode, det forekommer kun i bassenget. Som kjent skjer samspillet mellom gass og metall i et buespalte mye mer intenst på grunn av den høye temperaturen og større kontaktflate av metallet med gassen.
På grunn av den kjemiske aktiviteten til karbondioksid i forhold til wolfram, utføres sveising i denne gassen kun med en forbrukbar elektrode.
Karbondioksid er ikke-giftig og ikke-eksplosiv. Ved konsentrasjoner på mer enn 5 % (92 g/m3) har karbondioksid en skadelig effekt på menneskers helse, siden det er tyngre enn luft og kan samle seg i dårlig ventilerte områder nær gulvet. Dette reduserer volumfraksjonen av oksygen i luften, noe som kan forårsake oksygenmangel og kvelning. Lokaler hvor sveising utføres med karbondioksid skal være utstyrt med generell til- og avtrekksventilasjon. Maksimal tillatt konsentrasjon av karbondioksid i luften i arbeidsområdet er 9,2 g/m 3 (0,5 %).
Karbondioksid er levert av . For å oppnå sømmer av høy kvalitet brukes gassformig og flytende karbondioksid av høyeste og første klasse.
Karbondioksid transporteres og lagres i stålsylindere eller tanker med stor kapasitet i flytende tilstand, etterfulgt av gassifisering ved anlegget, med sentralisert tilførsel til sveisestasjoner gjennom ramper. En standard med en vannkapasitet på 40 liter er fylt med 25 kg flytende karbondioksid, som ved normalt trykk opptar 67,5 % av sylinderens volum og produserer 12,5 m 3 karbondioksid ved fordampning. Luft samler seg i den øvre delen av sylinderen sammen med karbondioksidgass. Vann, som er tyngre enn flytende karbondioksid, samler seg i bunnen av sylinderen.
For å redusere fuktigheten til karbondioksid, anbefales det å installere sylinderen med ventilen nede og, etter å ha satt seg i 10...15 minutter, åpne ventilen forsiktig og slipp ut fuktighet fra sylinderen. Før sveising er det nødvendig å frigjøre en liten mengde gass fra en normalt installert sylinder for å fjerne eventuell luft som er fanget i sylinderen. Noe av fuktigheten holdes tilbake i karbondioksid i form av vanndamp, noe som forverrer sveisingen av sømmen.
Når gass frigjøres fra sylinderen, på grunn av strupeeffekten og varmeabsorpsjonen under fordampning av flytende karbondioksid, avkjøles gassen betydelig. Ved intensiv gassutvinning kan reduksjonsrøret bli tilstoppet med frossen fuktighet inneholdt i karbondioksid, samt tørris. For å unngå dette, ved utvinning av karbondioksid, er det installert en gassvarmer foran reduksjonsrøret. Den endelige fjerningen av fuktighet etter girkassen utføres med et spesielt tørkemiddel fylt med glassull og kalsiumklorid, silikagel, kobbersulfat eller andre fuktighetsabsorbere
Karbondioksidsylinderen er malt svart, med ordene "CARBON ACID" skrevet med gule bokstaver..