Въглероден диоксид: Формула, свойства и приложения
Въглероден диоксид (въглероден диоксид) - често срещащо се съединение. Образува се чрез окисляване на различни органична материя. Най-често срещаните процеси на образуване на това съединение са гниенето на животински и растителни остатъци, изгарянето на различни видове гориво, дишането на животни и растения. Например, един човек освобождава около един килограм въглероден диоксид на ден в атмосферата. Оксид и въглероден диоксид също могат да се образуват в неживата природа. Въглеродният диоксид се емитира по време на вулканична дейност и може да бъде извлечен от източници на минерална вода. Въглеродният диоксид се намира в малки количества в атмосферата на Земята. 
Характеристики на химическата структура на това съединение му позволява да участва в различни химични реакции, на базата на които е въглероден диоксид.
формула
В съединението на това вещество четиривалентният въглероден атом образува линейна връзка с две кислородни молекули. Появата на такава молекула може да бъде представена, както следва: 
Теорията на хибридизацията обяснява структурата на молекулата на въглеродния диоксид по следния начин: две съществуващи сигма връзки се образуват между sp орбитали на въглеродни атоми и две 2р орбитали на кислород; Въглеродните р-орбитали, които не участват в хибридизацията, са свързани заедно с подобни кислородни орбитали. При химични реакции въглеродният диоксид е написан под формата на CO 2.
Физични свойства
При нормални условия въглеродният диоксид е безцветен газ без мирис. Тя е по-тежка от въздуха, така че въглеродният диоксид и може да се държи като течност. Например, може да се излее от един контейнер в друг. Това вещество е слабо разтворимо във вода - около 0,88 l CO 2 се разтваря в един литър вода при 20 ° C. Леко понижение на температурата драстично променя ситуацията - 1,7 литра CO2 могат да се разтворят в същия литър вода при 17 ° C. При силно охлаждане, това вещество се утаява под формата на снежни люспи - образува се т.нар. „Сух лед”. Това име идва от факта, че при нормално налягане веществото, заобикаляйки течната фаза, веднага се превръща в газ. Течният въглероден диоксид се образува при налягане малко над 0.6 МРа и при стайна температура. 
Химични свойства
При взаимодействие със силни оксидиращи агенти 4-въглеродният диоксид проявява окислителни свойства. Типичната реакция на това взаимодействие е:
С + СОг = 2СО.
Така, с помощта на въглища, въглеродният диоксид се свежда до неговата двувалентна модификация - въглероден оксид.
При нормални условия въглеродният диоксид е инертен. Но някои активни метали могат да горят в него, премахвайки кислорода от съединението и освобождавайки въглероден газ. Типична реакция - изгаряне на магнезий:
2Mg + СОг = 2MgO + C.
В хода на реакцията се образуват магнезиев оксид и свободен въглерод. 
В химичните съединения СО 2 често проявява свойствата на типичен киселинен оксид. Например, той реагира с основи и основни оксиди. Резултатът от реакцията са соли на въглена киселина.
Например, реакцията на съединението на натриевия оксид с въглеродния диоксид може да бъде представена, както следва:
Na2O + CO2 = Na2C03;
2NaOH + CO2 = Na2C03 + Н20;
NaOH + СОг = NaHC03.
Разтвор на въглена киселина и СО2
Въглеродният диоксид във вода образува разтвор с малка степен на дисоциация. Този разтвор на въглероден диоксид се нарича въглеродна киселина. Той е безцветен, мек и има кисел вкус.
Регистрирайте химическа реакция:
CO 2 + H 2 O H 2 CO 3.
Балансът се измества вляво - само около 1% от първоначалния въглероден диоксид се превръща в въглеродна киселина. Колкото по-висока е температурата, толкова по-малък е разтворът на молекулите на въглената киселина. Когато съединението кипи, изчезва напълно и разтворът се разпада на въглероден диоксид и вода. Структурната формула на карбоновата киселина е представена по-долу. 
Свойства на въглеродна киселина
Въглеродната киселина е много слаба. В разтвори се разлага на водородни йони Н + и съединения НСО 3 - . В много малки количества образуват СО 3 - йони.
Въглеродната киселина е двуосновна, така че образуваните от нея соли могат да бъдат средни и кисели. Средните соли в руската химическа традиция се наричат карбонати, а силните соли се наричат хидрокарбонати.
Качествена реакция
Един от възможните начини за откриване на въглероден диоксид е да се промени прозрачността на разтвора на вар.
Са (ОН) 2 + СОг = СаСОз + Н20.
Този опит е известен от училищния курс по химия. В началото на реакцията се образува малко количество бяла утайка, която впоследствие изчезва, когато въглеродният диоксид преминава през водата. Промяната в прозрачността настъпва, защото в процеса на взаимодействие неразтворимото съединение - калциев карбонат се превръща в разтворимо вещество - калциев бикарбонат. Реакцията протича по следния път:
СаСОз + Н20 + СОг = Са (НСО 3 ) 2 .
Производство на въглероден диоксид
Ако искате да получите малко количество CO2, можете да започнете реакцията солна киселина с калциев карбонат (Мрамор). Химичният запис за това взаимодействие изглежда така:
СаСОз + НС1 = CaCl2 + Н20 + СОг.
Също така за тази цел се използва реакцията на изгаряне на въглеродсъдържащи вещества като ацетилен:
CH4 + 2O2 → 2H2O + CO 2 .
За събиране и съхранение на полученото газообразно вещество с помощта на апарата Kipp.
За нуждите на промишлеността и селското стопанство мащабът на производството на въглероден диоксид трябва да бъде голям. Популярният метод на тази мащабна реакция е горенето на варовик, което води до получаване на въглероден диоксид. Реакционната формула е показана по-долу:
CaCO 3 = CaO + CO 2 ↑.
Прилагане на въглероден диоксид
Хранително-вкусовата промишленост след мащабно производство на "сух лед" премина към фундаментално нов метод за съхранение на продуктите. Той е незаменим при производството на газирани напитки и минерална вода. Съдържанието на CO 2 в напитките им придава свежест и значително увеличава срока на годност. Карбидизацията на минералната вода ви позволява да избегнете остатъчния и неприятния вкус. 
При готвене често се използва оцет от лимонена киселина. Освободеният въглероден диоксид в същото време придава помпи и лекота на сладкарските изделия.
Това съединение често се използва като хранителна добавка, която увеличава срока на годност на хранителните продукти. Съгласно международните стандарти за класифициране на съдържанието на химически добавки в продукти, преминава под код Е 290,
Прахообразният въглероден диоксид е едно от най-популярните вещества, които образуват пожарогасителни смеси. Това вещество се намира в пожарогасители от пяна.
Най-добре е да се транспортира и съхранява въглероден диоксид в метални цилиндри. При температури над 31 ° C налягането в цилиндъра може да достигне критична, а течният CO 2 ще премине в суперкритично състояние с рязко повишаване на работното налягане до 7.35 МРа. Метален контейнер може да издържи вътрешно налягане до 22 МРа, така че диапазонът на налягането при температури над тридесет градуса се счита за безопасен.