Dwutlenek węgla (CO2, nazwa systematyczna: ditlenek węgla lub tlenek węgla(IV)) – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek węgla na IV stopniu utlenienia.
W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niepalny gaz, dobrze rozpuszczalny w wodzie i cięższy od powietrza (ok. 1,5 raza). Pod normalnym ciśnieniem przechodzi ze stanu stałego do gazowego (sublimuje) z pominięciem fazy ciekłej w temperaturze -78,5 °C. Pod zwiększonym ciśnieniem (5,1 atm) można go jednak skroplić w temperaturze -57 °C.
W czerwcu 2006 francusko-włoska grupa badawcza pod kierownictwem Mario Santoro opublikowała w Nature informację o uzyskaniu, dzięki ciśnieniu rzędu 40–48 GPa (ok. 400 000–480 000 atm), stałego dwutlenku węgla o charakterze amorficznym[2]. Podobny charakter mają tlenki pierwiastków tej samej grupy układu okresowego: SiO2 (→szkło) i GeO2.
W naturze występuje w stanie wolnym w atmosferze i związanym (np. jako składnik CaCO3).
Dwutlenek węgla jest produktem spalania i oddychania. Jest wykorzystywany przez rośliny w procesie fotosyntezy. Tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych. Występuje w kopalniach, cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbożowych, browarach i studzienkach kanalizacyjnych. W małych stężeniach nie jest trujący, w większych stężeniach dwutlenek węgla jest szkodliwy dla zdrowia a nawet zabójczy, a jego działanie powoduje powstawanie hiperkapni, a co za tym idzie kwasicy oddechowej i w następstwie obrzęku mózgu.
Spis treści |
| Indywidualna stała gazowa | 0,18892 | kJ/kgK |
| Temperatura krytyczna | 31,05 | °C |
| Ciśnienie krytyczne | 73,771 | bar |
| Gęstość krytyczna | 467,9 | kg/m³ |
| Ciśnienie punktu potrójnego | 5,18 | bar |
| Temperatura punktu potrójnego | -56,6 | °C |
| Potencjał niszczenia warstwy ozonowej ODP | 0 | |
| Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego GWP | 1 | |
| Właściwości dla temperatury nasycenia -20 °C: | ||
| Ciśnienie nasycenia | 16,831 | bar |
| Gęstość właściwa cieczy | 1057,29 | kg/m³ |
| Gęstość właściwa pary | 44,31 | kg/m³ |
| Entalpia parowania (Ciepło parowania) | 289,75 | kJ/kg |
| Ciepło właściwe cp cieczy | 2,154 | kJ/kgK |
| Ciepło właściwe cp pary | 1,292 | kJ/kgK |
| Współczynnik przewodności cieplnej cieczy | 0,0394 | W/(m·K) |
| Współczynnik przewodności cieplnej pary | 0,0164 | W/(m·K) |
| Lepkość dynamiczna cieczy | 124,4 | μPas |
| Lepkość dynamiczna pary | 13,64 | μPas |
| Lepkość kinematyczna cieczy | 0,1202 | μm²/s |
| Lepkość kinematyczna pary | 0,261 | μm²/s |
| Liczba Prandtla cieczy | 6,808 | |
| Liczba Prandtla pary | 1,073 | |
| Stała Poissona | 1,725 | |
| Wykładnik izentropy | 1,292 | |
| Napięcie powierzchniowe | 8,81 | mN/m |
W laboratorium najłatwiej wytworzyć dwutlenek węgla poprzez prażenie węglanu wapnia CaCO3:
lub działając praktycznie dowolnym kwasem (np. octowym, solnym, cytrynowym) na węglany, np. węglan wapnia, węglan (Na2CO3) lub wodorowęglan (NaHCO3) sodu i in.
Najdogodniej przeprowadza się takie reakcje chemiczne w aparacie Kippa.
W przemyśle dwutlenek węgla otrzymuje się podczas spalania węglowodorów lub jako produkt uboczny fermentacji alkoholowej.
Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej wynosi ok. 385 ppm (wg krzywej Keelinga), czyli 0,0385% składu chemicznego atmosfery.
Dwutlenek węgla jest jednym z gazów cieplarnianych.
Do zatruć dwutlenkiem węgla dochodzi przede wszystkim w różnych zakładach przemysłowych, głównie kopalniach, jednak zatrucia są także możliwe w zamkniętych pomieszczeniach, gdzie wydzielany w wyniku fermentacji dwutlenek węgla zwiększa stężenie tego gazu w powietrzu wdechowym. Wejście do takich pomieszczeń bez sprawdzenia składu powietrza lub bez aparatów tlenowych zagraża zatruciem, a nawet śmiercią.
CO2 tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych – powietrze zostaje zubożone w tlen, a zwiększa się w nim procentowa zawartość dwutlenku węgla. Dzieje się tak w cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbożowych, browarach, studzienkach kanalizacyjnych i innych podobnych. Odmienna sytuacja ma miejsce w kopalniach, gdzie nagle na skutek prac górniczych lub ruchów górotworu zostają uwolnione znaczne ilości gazów, w tym najczęściej dwutlenku węgla.
Zatrucie CO2 ma nieco odmienny charakter od zatruć innymi gazami takimi jak tlenek węgla, siarkowodór czy cyjanowodór. Polega zwykle na połączeniu zagrażającego życiu niedotlenienia (hipoksja) i hiperkapnii, a co za tym idzie powstającej kwasicy oddechowej. Przy znacznej hiperkapnii dochodzi do obrzęku mózgu i porażenia ośrodka oddechowego.
Przy oddychaniu powietrzem zawierającym dwutlenek węgla w małych stężeniach (poniżej 5% w powietrzu wdechowym) zwiększa się jego ciśnienie parcjalne we krwi (hiperkapnia), co powoduje uczucie duszności, niepokój, pobudzenie ośrodka oddechowego i zwiększenie częstości oddechów. Przy zwiększaniu się jego stężenia dochodzi do bólów i zawrotów głowy, szumu w uszach, zaburzeń postrzegania, tachykardii, nadmiernej potliwości i przekrwienia spojówek. Przy stężeniach powyżej 10% narasta duszność i osłabienie, pojawiają się omamy i zaburzenia świadomości do śpiączki włącznie oraz drgawki. Stężenia powyżej 20% powodują śmierć w ciągu kilkunastu minut, a powyżej 30% śmierć natychmiastową[potrzebne źródło]. Niedotlenienie i obrzęk mózgu mogą spowodować nieodwracalne zmiany w mózgu, mimo uratowania zatrutej osoby.
Mieszanka dwutlenku węgla i tlenu (tzw. "mikstura Meduny" lub "karbogen") była stosowana przez węgierskiego lekarza Ladislasa Medunę jako jedna z wstrząsowych terapii chorób psychicznych, podobnie jak ceniony przez Medunę pentetrazol. Stężenie dwutlenku było zawarte w przedziale od 1,5%[1] do 50%[3].
Przedszpitalne postępowanie z osobą zatrutą: usunięcie z miejsca o dużym stężeniu CO2 bez narażania osób ratujących na niebezpieczeństwo, ułożenie nieprzytomnych w pozycji bezpiecznej – bocznej ustalonej, transport do szpitala. W szpitalu stosuje się intensywną tlenoterapię, a także w razie potrzeby oddech kontrolowany lub wspomagany.
Obecność dwutlenku węgla można stwierdzić za pomocą wody wapiennej. W zetknięciu się wody wapiennej z dwutlenkiem węgla następuje reakcja:
Wytrącenie się węglanu wapnia powoduje zmętnienie wody wapiennej.
| |||||
| |||||||||||||||||||||||||||
