Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Добавить в ЗАКЛАДКИ
Поделиться: | Диоксид углерода взаимодействие с водойВзаимодействуя с кислородом, тритий образует радиоактивные молекулы воды, которые попадают в поверхностные воды, и так же как радиоактивный диоксид углерода поглощаются растениями и животными.[ . ] Вода водоемов содержит бикарбонаты кальция Са(НС03)2 и магния Л (НС03)2, обусловливающие ее карбонатную жесткость, а также угольную кислоту в виде растворенного диоксида углерода С02. Кислоты, поступающие в водоем вместе с производственными сточными водами, взаимодействуют с бикарбонатами, вытесняя из них углекислоту, в связи с чем количество бикарбонатов в воде (т. е. ее щелочность) уменьшается, а количество растворенного диоксида углерода увеличивается.[ . ] Диоксид углерода, растворяясь в воде, частично вступает с ней во взаимодействие с образованием угольной кислоты. Отдельно определить содержание диоксида углерода и угольной кислоты в воде трудно, поэтому суммарную концентрацию этих компонентов принимают за концентрацию свободной угольной кислоты. Так как только около 1 % растворенного диоксида углерода образует угольную кислоту, расчет содержания свободной угольной кислоты ведется на диоксид углерода С02своб. Концентрация свободной угольной кислоты в поверхностных водах определяется парциальным давлением диоксида углерода в атмосфере. Растворимость диоксида углерода в воде, отвечающая равновесному состоянию при атмосферном давлении, приведена ниже.[ . ] Диоксид углерода в атмосфере 238 сл. взаимодействие с водой 318 влияние на климат 240 сл.[ . ] Растворение двууглекислого кальция приводит к разрушению бетона.[ . ] Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней, главным образом, растворенных солей кальция и магния. Это типичные вещества в природных водах. Кальций и магний входят в состав большинства минералов, слагающих поверхностные слои земли. В естественных условиях ионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, поступают в воду в результате взаимодействия растворенного в воде диоксида углерода с карбонатными минералами и при других процессах растворения, химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут являться также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. Вследствие распространенности этих элементов в природных водах неудивительно, что они играют важную роль в жизнедеятельности организмов: влияют на проницаемость клеточных мембран, формируют состав костной ткани высших животных.[ . ] Фенолы, растворенные в сточных водах, относительно легко окисляются кислородом воздуха. Дальнейшее окисление может привести к образованию диоксида углерода и воды. Глубина превращения фенолов зависит от параметров окисления. Многоатомные фенолы окисляются интенсивнее одноатомных, особенно при pH == 7. Например, степень разложения метилрезорциновой и диметилрезорциновой фракций [368] при температуре сточной воды 40 °С и pH = 9,5 13,0 составляет 30—50%, причем наблюдается образование продуктов уплотнения и конденсации фенолов, плохо растворимых в воде.[ . ] Очистка растворами карбонатов. Основана на взаимодействии диоксида углерода с водными растворами карбонатов натрия и калия (обычно поташа) с активирующими добавками оксидов поливалентных металлов. Скорость абсорбции практически полностью лимитируется скоростью реакции п жидкой фазе СОг + ОН- —> НСО-3.[ . ] Отрицательное влияние на процесс обесфеноливания сточной воды оказывают кислые примеси, такие как диоксид углерода, сероводород и синильная кислота, которые связывают едкий натр в балластные соли. Диоксид углерода к тому же способен взаимодействовать с фенолятами с образованием фенола и бикарбоната натрия.[ . ] Фотосинтез представляет собой сложную окислительно-вос-становительную реакцию, при которой из диоксида углерода и воды синтезируются молекулы сахаров (в частности, глюкозы) с выделением свободного кислорода. Для образования органических веществ необходима энергия, которая поступает на Землю от Солнца в виде фотонов (квантов энергии). Фотон солнечного света взаимодействует с молекулой хлорофилла, в результате чего высвобождается электрон одного из ее атомов. Этот электрон перемещается внутри хлоропласта и взаимодействует с молекулой адено-зиндифосфорной кислоты (АДФ). В результате этого молекула АДФ получает дополнительную энергию, достаточную для превращения ее в молекулу аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), вещества, являющегося энергоносителем клетки. Возбужденная молекула АТФ в живой клетке, содержащей воду и углекислый газ, способствует протеканию реакции образования глюкозы и кислорода. При этом АТФ утрачивает часть энергии и превращается обратно в АДФ. Затем процесс повторяется вновь с использованием следующего фотона света.[ . ] В процессе фотосинтеза энергия Солнца, поглощаемая зелеными тканями растений при помощи хлорофилла, обеспечивает взаимодействие молекул диоксида углерода и воды с образованием кислорода и углеводов. Фотосинтез способствует круговороту веществ и энергии па Земле. Круговорот веществ через живые организмы захватывает значительное число элементов — прежде всего органогенов Н, С, N, О. Все организмы используют также Р, S, Na, К, Са, Mg , Fe, Mn, Со, Си, Zn, в некоторых случаях А1, В, Br, I, V и другие элементы. В настоящее время некоторые элементы в виде подвижных соединении в результате процесса индустриализации поступают в океан н в атмосферу значительно быстрее, чем это было раньше. В круговорот вовлечены и новые вещества, в частности по Земному шару разносятся такие вредные элементы, как ртуть и свинец, а также ряд стабильных синтетических материалов — полимеров, удобрений, пестицидов, детергентов и др.[ . ] В целом леса, имея своеобразный тип обмена веществ и энергии, влияют на почвообразование, климат, гидрологический режим, а также, взаимодействуя с атмосферой, определяют уровень обмена кислородом и диоксидом углерода. Лесные экосистемы регулируют интенсивность снеготаяния и уровень воды в реках, стабилизируют состав атмосфер, снижают скорость ветра, сохраняют под пологом леса фауну и микроорганизмы.[ . ] Кроме того, предложен ряд эффективных технологий связывания и утилизации СО2, выделяющегося при сжигании топлива. В последнем случае СО2 сжижается и, имея большую, чем вода, плотность, остается на дне, где постепенно взаимодействует с морскими породами и карбонизирует их, переходя в твердое состояние.[ . ] В отдельную группу можно выделить методы, основанные на низкотемпературном окислительно-восстановительном расщеплении сернокислотных отходов. Характерной особенностью подобных процессов является то, что образование десульфированного продукта не связано с термической диссоциацией серной кислоты. Серная кислота,взаимодействуя с восстановительной средой, вначале превращается в неустойчивые сульфокислоты, которые при 200-350 °С полностью расщепляются до диоксидов серы и углерода, вода и твердого или жидкого органического остатка. Восстановительной добавкой служат мазут., цилиндровый дистиллят, прямогонный гудрон и его смеси с мазуте»«. Изменением соотношения компонентов и регулированием технологических параметров можно управлять степенью окисления и уплотнения получаемых продуктов. Разработаны технологии производства котельного топлива, битумов, кокса и сульфокатионитов /29/,отличающиеся простотой аппаратурного оформления и небольшой энергоемкостью.[ . ] Иначе происходит превращение остатков и отходов веществ синтетического и минерального происхождения. Например, отходы синтетических моющих средств (стиральных порошков), не усваиваемые микроорганизмами, накапливаются в водоемах, куда они поступают вместе со сточными водами, загрязняя их. При сжигании нефтяного топлива (мазута) и каменного угля в атмосферу вместе с дымовыми газами, содержащими оксиды углерода (СО, С02), выбрасывается диоксид серы (502), который, взаимодействуя с влагой и кислородом воздуха, образует серную кислоту — возникают так называемые кислотные дожди. Значительная часть химических веществ, выбрасываемых в биосферу, токсична, многие из них обладают канцерогенными и мутагенными свойствами.[ . ] Взаимодействие углекислого газа с веществами и его химические свойстваОбщие химические свойства углекислого газа: CO2 инертен, то есть химически не активен; при попадании в водный раствор легко вступает в реакции. Взаимодействие с другими веществами:1) Углекислота относится к кислотным оксидам, то есть в сочетании с водой образуется кислота. Однако угольная кислота неустойчива и распадается сразу. Эта реакция имеет обратимый характер: Диоксид углерода + вода ↔ угольная кислота Молекула угольной кислоты 2) При взаимодействии углекислого газа и соединений азота с водородом (аммиаком) в водном растворе происходит разложение до углеаммонийной соли. Аммиак + углекислота = гидрокарбонат аммония Углеаммонийная соль Полученное вещество часто используется в приготовлении хлеба и различных кондитерских изделий. 3) Ход некоторых реакций должен поддерживаться высокими температурами. Примером является производство мочевины при 130 °C и давлении 200 атм., схематически изображаемое так: Аммиак + диоксид углерода → карбамид + вода Также под воздействием температуры около 800 градусов протекает реакция образования оксида цинка: Цинк + двуокись углерода → оксид цинка + оксид углерода 4) Возможно уравнение с гидроксидом бария, при котором выделяется средняя соль. Гидроксид бария + углекислота = карбонат бария + оксид водорода. Применяется для регулировки калориметров по теплоемкости. Также вещество используют в промышленности для производства красных кирпичей, синтетических тканей, фейерверков, гончарных изделий, плитки для ванн и туалетов. 5) Углекислый газ выделяется при реакциях горения. Метан + кислород = углекислота + вода (в газообразном состоянии) + энергия Этилен + кислород = диоксид углерода + оксид водорода + энергия Этан + кислород = двуокись углерода + вода + энергия Этанол + кислород = вода + углекислота + энергия 6) Газ не поддерживает горения, этот процесс возможен только с некоторыми активными металлами, например, магнием. Магний + углекислота = углерод + оксид магния. MgO активно применяется при производстве косметических средств. Вещество используют в пищевой промышленности как пищевую добавку. 7) Двуокись углерода реагирует с гидроксидами с получением солей, которые существуют в двух формах, как карбонаты и бикарбонаты. Например, углекислый газ и гидроксид натрия, согласно формуле, образуют гидрокарбонат Na: диоксид углерода + гидроксид натрия → гидрокарбонат натрия. Или же при большем количестве NaOH образуется карбонат Na с образованием воды: Диоксид углерода + гидроксид натрия → карбонат натрия + вода Кислотно-щелочные реакции углекислоты используются на протяжении веков для затвердевания известкового раствора, что может быть выражено простым уравнением: Гидроксид кальция + двуокись углерода → карбонат кальция + оксид водорода В зелёных растениях играет важную роль в процессе фотосинтеза: Диоксид углерода + вода → глюкоза + кислород. 9) Химические свойства углекислоты используются в промышленности при производстве соды, суть этого процесса можно выразить суммарным уравнением: Хлорид натрия + Диоксид углерода + аммиак + вода → гидрокарбонат натрия + хлорид аммония 10) Фенолят Na разлагается при взаимодействии с углекислым газом, при этом малорастворимый фенол выпадает в осадок: Фенолят натрия + двуокись углерода + оксид водорода = фенол + гидрокарбонат натрия 11) Пероксид натрия и углекислый газ, взаимодействуя, образуют среднюю соль карбоната Na с выделением кислорода. Пероксид натрия + углекислота → карбонат натрия + кислород Колба с пероксидом натрия Образование углекислоты происходит при растворении в воде кальцинированной соды (стиральной соды). Гидрокарбонат натрия + вода → углекислота + вода + гидроксид натрия 12) CO2 вступает в реакцию с гидроксидом калия, последний образуется путем электролиза хлористого калия. Гидроксид калия + углекислота → карбонат калия + вода 13) Газ в силу своего строения не реагирует с благородными газами, то есть гелием, неоном, аргоном, криптоном, ксеноном, радоном, оганесоном. ЗаключениеМы привели большую часть химических реакций, в которых участвует CO2. Ученые всего мира пытаются решить проблему увеличения концентрации углекислоты в воздухе, не без помощи реакций с другими веществами, которые известны химикам. А какие химические формулы взаимодействия углекислого газа знаете вы? Спасибо, что указали на ошибку. Исправили. Скажите пожалуйста На производстве углекислоты мы заменили на комрессорном агрегате старый охладитель углекислого газа с трубками из нержавейки на новый, с латунными трубками. То есть в начале этих трубок охладителя Углекислый газ будет под давлением 16 бар и температурой 130 градусов, на выходе + 10 градусов, всё это с выделением конденсата. Не будет ли какой-то непредвиденной реакции в зоне взаимодействия уг. газа, латуни и воды? Охладитель работает хорошо, но не разрушаться ли трубки от коррозии? Необходимо определиться для начала, откуда поступает к вам углекислый газ, какие еще газы поступают вместе с углекислым газом в охладитель. У нас, в энергетическом производстве, на определенном участке пароводяного тракта установлены латунные трубки, в которых происходит нагрев теплоносителя. Мы производим замеры растворенного кислорода в конденсате перед подачей его на подогреватели с трубками из латуни. В нашем случае большая концентрация кислорода в воде, при нагревании последней, приводит к коррозии латунных трубок. Здравствуйте Вячеслав. Углекислый газ поступает с брожения пивного сусла. Углекислый газ (у.г.) сжимается компрессором и при t 130* подаётся на теплообменник (т.о.). хладоносителем t -4*. На латунных стенках т.о. образуется конденсат который отделяется от у.г. в конденсатоотводчике. Содержание кислорода в конденсате не должно быть большим, если вообще не минимальное. После установки нового т.о. конденсатоотводчик стал забиваться непонятной серой массой похожей на мокрый графит. Компрессор разбирали — проблема не в нём (думали одно из графитовых колец размолотило). Разбирать и осматривать т.о. более трудоёмкий процесс. Затрудняюсь вам ответить на этот вопрос, надо изучать состав газа на входе в теплообменник. Возможно образование угольной кислоты в теплообменнике. А при наличии кислорода кислота может вызывать коррозию, но это не точно. Углерод. Химия углерода и его соединенийУглеродПоложение в периодической системе химических элементовУглерод расположен в главной подгруппе IV группы (или в 14 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Электронное строение углеродаЭлектронная конфигурация углерода в основном состоянии : +6С 1s 2 2s 2 2p 2 1s 2s 2p Электронная конфигурация углерода в возбужденном состоянии : +6С * 1s 2 2s 1 2p 3 1s 2s 2p Атом углерода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии и 4 неспаренных электрона в возбужденном энергетическом состоянии. Степени окисления атома углерода — от -4 до +4. Характерные степени окисления -4, 0, +2, +4. Физические свойстваУглерод в природе существует в виде нескольких аллотропных модификаций: алмаз, графит, карбин, фуллерен. Алмаз — это модификация углерода с атомной кристаллической решеткой. Алмаз — самое твердое минеральное кристаллическое вещество, прозрачное, плохо проводит электрический ток и тепло. Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp 3 -гибридизации. Графит — это аллотропная модификация, в которой атомы углерода находятся в состоянии sp 2 -гибридизации. При этом атомы связаны в плоские слои, состоящие из шестиугольников, как пчелиные соты. Слои удерживаются между собой слабыми связями. Это наиболее устойчивая при нормальных условиях аллотропная модификация углерода. Графит — мягкое вещество серо-стального цвета, с металлическим блеском. Хорошо проводит электрический ток. Жирный на ощупь. Карбин — вещество, в составе которого атомы углерода находятся в sp-гибридизации. Состоит из цепочек и циклов, в которых атомы углерода соединены двойными и тройными связями. Карбин — мелкокристаллический порошок серого цвета. [=C=C=C=C=C=C=]n или [–C≡C–C≡C–C≡C–]n Фуллерен — это искусственно полученная модифицикация углерода. Молекулы фуллерена — выпуклые многогранники С60, С70 и др. Многогранники образованы пяти- и шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода. Фуллерены — черные вещества с металлическим блеском, обладающие свойствами полупроводников. В природе углерод встречается как в виде простых веществ (алмаз, графит), так и в виде сложных соединений (органические вещества — нефть, природные газ, каменный уголь, карбонаты). Качественные реакцииКачественная реакция на карбонат-ионы CO3 2- — взаимодействие солей-карбонатов с сильными кислотами . Более сильные кислоты вытесняют угольную кислоту из солей. При этом выделяется бесцветный газ, не поддерживающий горение – углекислый газ. Например , карбонат кальция растворяется в соляной кислоте: Видеоопыт взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой можно посмотреть здесь. Качественная реакция на углекислый газ CO2 – помутнение известковой воды при пропускании через нее углекислого газа: При дальнейшем пропускании углекислого газа осадок растворяется, т.к. карбонат кальция под действием избытка углекислого газа переходит в растворимый гидрокарбонат кальция: Видеоопыт взаимодействия гидроксида кальция с углекислым газом (качественная реакция на углекислый газ) можно посмотреть здесь. Углекислый газ СО2 не поддерживает горение . Угарный газ CO горит голубым пламенем. Соединения углеродаОсновные степени окисления углерода — +4, +2, 0, -1 и -4. Наиболее типичные соединения углерода:
Химические свойстваПри нормальных условиях углерод существует, как правило, в виде атомных кристаллов (алмаз, графит), поэтому химическая активность углерода — невысокая. 1. Углерод проявляет свойства окислителя (с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому углерод реагирует и с металлами , и с неметаллами . 1.1. Из галогенов углерод при комнатной температуре реагирует с фтором с образованием фторида углерода: 1.2. При сильном нагревании углерод реагирует с серой и кремнием с образованием бинарного соединения сероуглерода и карбида кремния соответственно: C + 2S → CS2 C + Si → SiC 1.3. Углерод не взаимодействует с фосфором . При взаимодействии углерода с водородом образуется метан. Реакция идет в присутствии катализатора (никель) и при нагревании: 1.4. С азотом углерод реагирует при действии электрического разряда, образуя дициан: 2С + N2 → N≡C–C≡N 1.5. В реакциях с активными металлами углерод проявляет свойства окислителя. При этом образуются карбиды: 2C + Ca → CaC2 1.6. При нагревании с избытком воздуха графит горит , образуя оксид углерода (IV): при недостатке кислорода образуется угарный газ СО: 2C + O2 → 2CO Алмаз горит при высоких температурах: Горение алмаза в жидком кислороде: Графит также горит: Графит также горит, например, в жидком кислороде: Графитовые стержни под напряжением: 2. Углерод взаимодействует со сложными веществами: 2.1. Раскаленный уголь взаимодействует с водяным паром с образованием угарного газа и водорода: C 0 + H2 + O → C +2 O + H2 0 2.2. Углерод восстанавливает многие металлы из основных и амфотерных оксидов . При этом образуются металл и угарный газ. Получение металлов из оксидов с помощью углерода и его соединений называют пирометаллургией. Например , углерод взаимодействует с оксидом цинка с образованием металлического цинка и угарного газа: ZnO + C → Zn + CO Также углерод восстанавливает железо из железной окалины: 4С + Fe3O4 → 3Fe + 4CO При взаимодействии с оксидами активных металлов углерод образует карбиды. Например , углерод взаимодействует с оксидом кальция с образованием карбида кальция и угарного газа. Таким образом, углерод диспропорционирует в данной реакции: 3С + СаО → СаС2 + СО 2.3. Концентрированная серная кислота окисляет углерод при нагревании. При этом образуются оксид серы (IV), оксид углерода (IV) и вода: 2.4. Концентрированная азотная кислотой окисляет углерод также при нагревании. При этом образуются оксид азота (IV), оксид углерода (IV) и вода: 2.5. Углерод проявляет свойства восстановителя и при сплавлении с некоторыми солями , в которых содержатся неметаллы с высокой степенью окисления. Например , углерод восстанавливает сульфат натрия до сульфида натрия: КарбидыКарбиды – это соединения элементов с углеродом . Карбиды разделяют на ковалентные и ионные в зависимости от типа химической связи между атомами.
|