logo

Рейтинг користувача: 5 / 5

Активна зіркаАктивна зіркаАктивна зіркаАктивна зіркаАктивна зірка
 

Газована вода, вулкан, Венера, рефрижератор - що між ними спільного? Вуглекислий газ. Ми зібрали для Вас найцікавішу інформацію про одну з найважливіших хімічних сполук на Землі.

Що таке CO2?

Що таке діоксид вуглецю?

Діоксид вуглецю відомий в основному в своєму газоподібному стані, тобто як вуглекислого газу з простою хімічною формулою CO2. У такому вигляді він існує в нормальних умовах - при атмосферному тиску і «звичайних» температурах. Але при підвищеному тиску, понад 5 850 кПа (такий, наприклад, тиск на морській глибині близько 600 м), цей газ перетворюється в рідину. А при сильному охолодженні (мінус 78,5 ° С) він кристалізується і стає так званим сухим льодом, який широко використовується в торгівлі для зберігання заморожених продуктів в рефрижераторах.

Рідка вуглекислота і сухий лід застосовуються в людській діяльності, але ці форми нестійкі і легко розпадаються.

А ось газоподібний діоксид вуглецю розповсюджений усюди: він виділяється в процесі дихання тварин і рослин і є важливою складовою частиною хімічного складу атмосфери і океану.

Властивості вуглекислого газу

Вуглекислий газ CO2 не має кольору і запаху. У звичайних умовах він не має і смаку. Однак при вдиханні високих концентрацій діоксиду вуглецю можна відчути в роті кислуватий присмак, викликаний тим, що вуглекислий газ розчиняється на слизових і в слині, утворюючи слабкий розчин вугільної кислоти.

До речі, саме здатність діоксиду вуглецю розчинятися у воді використовується для виготовлення газованих вод. Бульбашки лимонаду - той самий вуглекислий газ. Перший апарат для насичення води CO2 був винайдений ще в 1770 р, а вже в 1783 р підприємливий швейцарець Якоб Швепп почав промислове виробництво газованої води (торгова марка Schweppes існує до цих пір).

Вуглекислий газ важчий за повітря в 1,5 рази, тому має тенденцію «осідати» в його нижніх шарах, якщо приміщення погано вентилюється. Відомий ефект «собачої печери», де CO2 виділяється прямо з землі і накопичується на висоті близько півметра. Доросла людина, потрапляючи в таку печеру, на висоті свого зростання не відчуває надлишку вуглекислого газу, а ось собаки виявляються прямо в густому шарі діоксиду вуглецю і піддаються отруєння.

CO2 не підтримує горіння, тому його використовують в вогнегасниках і системах пожежогасіння. Фокус з гасінням палаючої свічки вмістом нібито порожнього стакана (а насправді - вуглекислим газом) заснований саме на цій властивості діоксиду вуглецю.

Вуглекислий газ в природі: природні джерела

Вуглекислий газ в природі утворюється з різних джерел:

  • Дихання тварин і рослин.
    Кожному школяреві відомо, що рослини поглинають вуглекислий газ CO2 з повітря і використовують його в процесах фотосинтезу. Деякі господині намагаються кількістю кімнатних рослин спокутувати недоліки припливної вентиляції. Однак рослини не тільки поглинають, а й виділяють вуглекислий газ за відсутності світла - це частина процесу дихання. Тому джунглі в погано провітрюваній спальні - не дуже хороша ідея: вночі рівень CO2 буде рости ще більше.
  • Вулканічна діяльність.
    Діоксид вуглецю входить до складу вулканічних газів. У місцевостях з високою вулканічною активністю CO2 може виділятися прямо з землі - з тріщин і розломів, які називаються Мофетілу. Концентрація вуглекислого газу в долинах з Мофетілу настільки висока, що багато дрібних тварин, потрапивши туди, вмирають.
  • Розкладання органічних речовин.
    Вуглекислий газ утворюється при горінні і гнитті органіки. Об'ємні природні викиди діоксиду вуглецю супроводжують лісовим пожежам.

Вуглекислий газ «зберігається» в природі у вигляді вуглецевих сполук в корисних копалинах: вугілля, нафти, торфі, вапняку. Гігантські запаси CO2 містяться в розчиненому вигляді в світовому океані.

Викид вуглекислого газу з відкритого водоймища може привести до лімнологічної катастрофи, як це траплялося, наприклад, в 1984 і 1986 рр. в озерах Мануну і Ніос в Камеруні. Обидва озера утворилися на місці вулканічних кратерів - нині вони згасли, проте в глибині вулканічна магма все ще виділяє вуглекислий газ, який піднімається до водам озер і розчиняється в них. В результаті ряду кліматичних і геологічних процесів концентрація вуглекислоти в водах перевищила критичне значення. В атмосферу було викинуто величезну кількість вуглекислого газу, який на зразок лавини спустився по гірських схилах. Жертвами Лімнологіческої катастрофи на камерунських озерах стали близько 1 800 осіб.

Штучні джерела вуглекислого газу

Основними антропогенними джерелами діоксиду вуглецю є:

  • промислові викиди, пов'язані з процесами згоряння;
  • автомобільний транспорт.

Незважаючи на те, що частка екологічного транспорту в світі зростає, переважна частина населення планети ще не скоро матиме можливість (або бажання) перейти на нові автомобілі.

Активна вирубка лісів в промислових цілях також веде до підвищення концентрації вуглекислого газу СО2 в повітрі.

Вуглекислий газ в організмі людини

CO2 - один з кінцевих продуктів метаболізму (розщеплення глюкози і жирів). Він виділяється в тканинах і переноситься за допомогою гемоглобіну до легким, через які видихається. У видихуваному людиною повітрі близько 4,5% діоксиду вуглецю (45 000 ppm) - в 60-110 разів більше, ніж у вдихуваному.

Вуглекислий газ відіграє велику роль в регуляції кровопостачання і дихання. Підвищення рівня CO2 в крові призводить до того, що капіляри розширюються, пропускаючи більшу кількість крові, яке доставляє до тканин кисень і виводить вуглекислоту.

Дихальна система теж стимулюється підвищенням вмісту вуглекислого газу, а не браком кисню, як може здатися. Насправді брак кисню довго не відчувається організмом і цілком можлива ситуація, коли в розрідженому повітрі людина знепритомніє раніше, ніж відчує брак повітря. Стимулююча властивість CO2 використовується в апаратах штучного дихання: там вуглекислий газ подмішується до кисню, щоб «запустити» дихальну систему.

Вуглекислий газ і ми: чим небезпечний СO2

Вуглекислий газ необхідний людському організму так само, як кисень. Але так само, як з киснем, надлишок вуглекислого газу шкодить нашому здоров'ю.

Велика концентрація CO2 в повітрі призводить до інтоксикації організму і викликає стан гіперкапнії. При гіперкапнії людина відчуває труднощі з диханням, нудоту, головний біль і може навіть знепритомніти. Якщо вміст вуглекислого газу не знижується, то далі настає черга гіпоксії - кисневого голодування. Справа в тому, що і вуглекислий газ, і кисень переміщуються в організмі на одному і тому ж «транспорті» - гемоглобіні. У нормі вони «подорожують» разом, прикріплений до різних місць молекули гемоглобіну. Однак підвищена концентрація вуглекислого газу в крові знижує здатність кисню зв'язуватися з гемоглобіном. Кількість кисню в крові зменшується і настає гіпоксія.

Такі хворі для організму наслідки настають при вдиханні повітря з вмістом CO2 більше 5 000 ppm (таким може бути повітря в шахтах, наприклад). Справедливості заради, в звичайному житті ми практично не стикаємося з таким повітрям. Однак і набагато менша концентрація діоксиду вуглецю відбивається на здоров'ї не кращим чином.

Згідно з висновками деяких досліджень, вже 1 000 ppm CO2 викликає у половини випробовуваних стомлення і головний біль. Задуху і дискомфорт багато людей починають відчувати ще раніше. При подальшому підвищенні концентрації вуглекислого газу до 1 500 - 2 500 ppm критично знижується працездатність , мозок «лінується» проявляти ініціативу, обробляти інформацію і приймати рішення.

І якщо рівень 5 000 ppm майже неможливий в повсякденному житті, то 1 000 і навіть 2 500 ppm легко можуть бути частиною реальності сучасної людини. Наш експеримент в школі показав, що в рідко провітрюваних шкільних класах рівень CO2 значну частину часу тримається на позначці понад 1 500 ppm, а іноді підскакує вище 2 000 ppm. Є всі підстави припускати, що в багатьох офісах і навіть квартирах ситуація схожа.

Безпечним для самопочуття людини рівнем вуглекислого газу фізіологи вважають 800 ppm.

Ще одне дослідження виявило зв'язок між рівнем CO2 і окислювальним стресом: чим вище рівень діоксиду вуглецю, тим більше ми страждаємо від окисного стресу, який руйнує клітини нашого організму.

Вуглекислий газ в атмосфері Землі

В атмосфері нашої планети всього близько 0,04% CO2 (це приблизно 400 ppm), а зовсім недавно було і того менше: позначку в 400 ppm вуглекислий газ переступив тільки восени 2016 року. Вчені пов'язують зростання рівня CO2 в атмосфері з індустріалізацією: в середині XVIII століття, перед промисловим переворотом, він становив лише близько 270 ppm.

Вуглекислий газ в атмосфері Землі

Незважаючи на таке нікчемне процентний вміст діоксиду вуглецю в атмосфері, він має великий вплив на клімат планети. Вуглекислий газ - один з парникових газів. Він поглинає і утримує інфрачервоне випромінювання з поверхні Землі, що в кінцевому підсумку сприяє підвищенню температури на планеті. Цей процес називається парниковим ефектом. Без парникового ефекту температура на земній кулі була б приблизно на 30 ° С нижче.

Атмосфера Венери на 96,5% складається з вуглекислого газу, і, мабуть, теж схильна до парникового ефекту. Через нього Венера є найжаркішій планетою Сонячної системи, вона гаряче навіть найближчого до Сонця Меркурія. Температура на Венері близько 464 ° С - цього вистачить, щоб розплавити свинець і олово.

Зростання рівня СО2 в атмосфері Землі веде до посилення парникового ефекту, а той, у свою чергу - до незворотних змін клімату . Вже зараз можна спостерігати танення льодовиків. Наприклад, знаменита сніжна шапка Кіліманджаро зменшилася за останні 100 років на 80%.

Висновок

Що й казати, без вуглекислого газу наш світ був би зовсім іншим. Він бере участь в найважливіших хімічних, біологічних, кліматичних і геологічних процесах на Землі. І чим більше ми про них знаємо, тим простіше нам приймати важливі рішення: вибирати спосіб життя і створювати своє середовище - свій здоровий і комфортний мікроклімат.



© 2018 Health Day | Всі права захищені | Зворотній зв'язок
УВАГА! Інформація на сайті надається виключно в довідкових цілях. При перших ознаках захворювання зверніться до лікаря!