Углекислый газ: свойства и получение

Углекислый газ: свойства и получение

Углекислый газ — это оксид углерода со степенью окисления +4, сложное вещество с формулой CO_2. Он образуется при дыхании живых существ, горении топлива, гниении органических остатков и извержении вулканов. Это один из важнейших оксидов в природе: растения поглощают его при фотосинтезе, а в атмосфере он участвует в круговороте углерода и поддержании теплового баланса планеты.

Строение и физические свойства

Молекула углекислого газа линейная: атом углерода связан двойными связями с двумя атомами кислорода. При обычных условиях это бесцветный газ без запаха, примерно в полтора раза тяжелее воздуха, поэтому он может скапливаться в низинах, погребах и колодцах. Углекислый газ не поддерживает горения и дыхания. При сильном охлаждении он, минуя жидкое состояние, превращается в твёрдое вещество — «сухой лёд».

Химические свойства

Углекислый газ — типичный кислотный оксид. Он растворяется в воде, образуя слабую и неустойчивую угольную кислоту:

С щелочами он реагирует, образуя соли — карбонаты или, при избытке газа, гидрокарбонаты:

Важнейшая качественная реакция на углекислый газ — пропускание его через известковую воду. Раствор мутнеет из-за образования нерастворимого карбоната кальция:

Если же газ пропускать дольше, муть исчезает: образуется растворимый гидрокарбонат кальция.

Получение

В лаборатории углекислый газ получают действием соляной кислоты на мрамор или мел (карбонат кальция):

В промышленности его получают при обжиге известняка и как побочный продукт многих производств.

Роль в природе

Углекислый газ — обязательный участник круговорота углерода. Растения поглощают его из воздуха при фотосинтезе и строят из него органические вещества, выделяя кислород. Животные и человек, наоборот, выдыхают углекислый газ. Так в природе поддерживается равновесие. Однако сжигание большого количества топлива увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере, что усиливает парниковый эффект.

Частые ошибки: углекислый газ сам по себе не ядовит, но в большом количестве вытесняет воздух, и человек может задохнуться от нехватки кислорода. Не путай его с угарным газом CO — тот по-настоящему ядовит и образуется при неполном сгорании топлива.

Применение

Углекислым газом наполняют огнетушители, ведь он тяжелее воздуха и не горит. Им газируют напитки, «сухим льдом» охлаждают и хранят продукты, а в теплицах его подают растениям для ускорения роста.

Кратко о главном

• Углекислый газ — это кислотный оксид CO_2.
• Он тяжелее воздуха и не поддерживает горения.
• С водой даёт угольную кислоту, с щелочами — карбонаты.
• Качественная реакция — помутнение известковой воды.
• Получают действием кислоты на карбонаты.