Dwutlenek węgla: Formuła, właściwości i zastosowania
Dwutlenek węgla (dwutlenek węgla) - często występujący związek. Powstaje przez utlenianie różnych materia organiczna. Najczęstsze procesy powstawania tego związku to rozkład pozostałości zwierzęcych i roślinnych, spalanie różnych rodzajów paliwa, oddychanie zwierząt i roślin. Na przykład jedna osoba wypuszcza do atmosfery około jednego kilograma dwutlenku węgla dziennie. Tlenki i dwutlenek węgla mogą również powstawać w nieożywionej przyrodzie. Dwutlenek węgla emitowany jest podczas aktywności wulkanicznej, a także może być ekstrahowany ze źródeł wody mineralnej. Dwutlenek węgla znajduje się w niewielkich ilościach w atmosferze ziemi. 
Cechy struktury chemicznej tego związku pozwalają mu uczestniczyć w różnych reakcjach chemicznych, których podstawą jest dwutlenek węgla.
Formuła
W związku z tą substancją czterowartościowy atom węgla tworzy liniowe wiązanie z dwiema cząsteczkami tlenu. Wygląd takiej cząsteczki można przedstawić następująco: 
Teoria hybrydyzacji wyjaśnia strukturę cząsteczki dwutlenku węgla w następujący sposób: dwa istniejące wiązania sigma tworzą się między orbitaliami atomów węgla i dwoma orbitami 2p tlenu; P-orbitale węglowe, które nie biorą udziału w hybrydyzacji, są powiązane w połączeniu z podobnymi orbitaliami tlenu. W reakcjach chemicznych dwutlenek węgla zapisany jest w formie: CO 2.
Właściwości fizyczne
W normalnych warunkach dwutlenek węgla jest bezbarwnym, bezwonnym gazem. Jest cięższy od powietrza, więc dwutlenek węgla może zachowywać się jak płyn. Na przykład można go wylewać z jednego pojemnika do drugiego. Substancja ta jest słabo rozpuszczalna w wodzie - około 0,88 l CO2 rozpuszcza się w jednym litrze wody w temperaturze 20 ° C. Niewielki spadek temperatury drastycznie zmienia sytuację - 1,7 litra CO2 może rozpuścić się w tym samym litrze wody w temperaturze 17 ° C. Przy silnym chłodzeniu substancja ta wytrąca się w postaci płatków śniegu - powstaje tak zwany "suchy lód". Nazwa ta wynika z faktu, że pod normalnym ciśnieniem substancja, omijając fazę ciekłą, natychmiast zamienia się w gaz. Ciekły dwutlenek węgla powstaje przy ciśnieniu nieco powyżej 0,6 MPa iw temperaturze pokojowej. 
Właściwości chemiczne
Podczas interakcji z silnymi utleniaczami, 4-dwutlenek węgla wykazuje właściwości utleniające. Typową reakcją tej interakcji jest:
C + CO 2 = 2 CO.
Tak więc, za pomocą węgla, dwutlenek węgla zostaje zredukowany do jego dwuwartościowej modyfikacji - tlenku węgla.
W normalnych warunkach dwutlenek węgla jest obojętny. Ale niektóre aktywne metale mogą się w nim palić, usuwając tlen ze związku i uwalniając gazowy węgiel. Typowa reakcja - spalanie magnezu:
2Mg + CO 2 = 2MgO + C.
W trakcie reakcji powstaje tlenek magnezu i wolny węgiel. 
W związkach chemicznych CO2 często wykazuje właściwości typowego tlenku kwasowego. Na przykład reaguje z zasadami i podstawowe tlenki. W wyniku reakcji powstają sole kwasu węglowego.
Na przykład reakcję związku tlenku sodu z dwutlenkiem węgla można przedstawić następująco:
Na20 + CO2 = Na2CO3;
2NaOH + C02 = Na2CO3 + H20;
NaOH + CO2 = NaHCO3.
Kwas węglowy i roztwór CO 2
Dwutlenek węgla w wodzie tworzy roztwór o małym stopniu dysocjacji. Ten roztwór ditlenku węgla nazywa się kwasem węglowym. Jest bezbarwny, łagodny i ma kwaśny smak.
Rejestruj reakcję chemiczną:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.
Równowaga jest przesunięta w lewo - tylko około 1% początkowego dwutlenku węgla zamienia się w kwas węglowy. Im wyższa temperatura, tym mniejszy roztwór cząsteczek kwasu węglowego. Gdy związek się zagotuje, znika całkowicie, a roztwór rozpada się na dwutlenek węgla i wodę. Wzór strukturalny kwasu węglowego przedstawiono poniżej. 
Właściwości kwasu węglowego
Kwas węglowy jest bardzo słaby. W roztworach rozkłada się na jony wodorowe H + i związki HCO 3 - . W bardzo małych ilościach tworzą jony CO 3 .
Kwas węglowy jest dwuzasadowy, więc utworzone przez niego sole mogą być średnie i kwaśne. Sole środkowe w rosyjskiej tradycji chemicznej nazywane są węglanami, a mocne sole nazywane są wodorowęglanami.
Jakościowa reakcja
Jednym z możliwych sposobów wykrywania gazu dwutlenku węgla jest zmiana przezroczystości roztworu wapna.
Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
To doświadczenie jest znane na szkolnym kursie chemii. Na początku reakcji powstaje niewielka ilość białego osadu, który następnie znika po przejściu dwutlenku węgla przez wodę. Zmiana przezroczystości występuje, ponieważ w procesie oddziaływania nierozpuszczalny związek - węglan wapnia przekształca się w rozpuszczalną substancję - wodorowęglan wapnia. Reakcja przebiega wzdłuż następującej ścieżki:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3 ) 2 .
Produkcja dwutlenku węgla
Jeśli chcesz uzyskać niewielką ilość CO2, możesz rozpocząć reakcję kwas chlorowodorowy z węglan wapnia (marmur). Rejestr chemiczny tej interakcji wygląda następująco:
CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 .
Również w tym celu stosuj reakcję spalania substancji zawierających węgiel, takich jak acetylen:
CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 .
Do gromadzenia i przechowywania powstałej substancji gazowej za pomocą aparatu Kippa.
Dla potrzeb przemysłu i rolnictwa skala produkcji dwutlenku węgla musi być duża. Popularną metodą tej wielkoskalowej reakcji jest spalanie wapienia, w wyniku czego powstaje dwutlenek węgla. Wzór reakcji przedstawiono poniżej:
CaCO 3 = CaO + CO 2 ↑.
Aplikacja dwutlenku węgla
Przemysł spożywczy po produkcji na dużą skalę "suchego lodu" przeszedł na całkowicie nową metodę przechowywania produktów. Niezbędny do produkcji napojów gazowanych i wody mineralnej. Zawartość CO 2 w napojach nadaje im świeżość i znacznie zwiększa trwałość. Węglowodanowanie wody mineralnej pozwala uniknąć stęchłego i nieprzyjemnego smaku. 
W gotowaniu często stosuje się ocet cytrynowy. Dwutlenek węgla uwolniony w tym samym czasie nadaje przepych i lekkość słodyczy.
Ten związek jest często stosowany jako dodatek do żywności, który zwiększa trwałość produktów spożywczych. Zgodnie z międzynarodowymi normami klasyfikacji zawartości dodatków chemicznych w wyrobach, przechodzi pod kodem E 290,
Sproszkowany dwutlenek węgla jest jedną z najpopularniejszych substancji tworzących mieszaniny gaśnicze. Ta substancja znajduje się w pianowych gaśnicach.
Najlepiej transportować i przechowywać dwutlenek węgla w metalowych butlach. W temperaturach powyżej 31 ° C ciśnienie w cylindrze może osiągnąć wartość krytyczną, a ciekły CO 2 przejdzie w stan nadkrytyczny z ostrym wzrostem ciśnienia roboczego do 7,35 MPa. Metalowy pojemnik może wytrzymać wewnętrzne ciśnienie do 22 MPa, więc zakres ciśnienia w temperaturach powyżej trzydziestu stopni jest uważany za bezpieczny.