УГЛЕРОДА ДВУОКИСЬ

УГЛЕРОДА ДВУОКИСЬ, ангидрид. угольной кислоты, углекислый газ, СО₂, оксид С (IV), высший окисел углерода. В 1756 Дж. Блэк показал, что при разложении карбоната магния выделяется газ - "связанный воздух" (его состав установил в 1789 А. Лавуазье). У. д. бесцветный газ, имеющий слегка кисловатые запах и вкус; плотность 0,0019 г/см³ (О ⁰С, 0,1 Мн/м²),t_пл -56,6 ⁰С, t_кип -78,5 °С, критич. темп-ра 31 ⁰С, критич. давление 7,62Мн/м² (75,2 кгс/см²). При атм. давлении и

-78,5 °С, минуя жидкое состояние, затвердевает в белую снегообразную массу ("сухой лёд"). Жидкая У. д. существует при комнатной темп-ре лишь при давлении больше 5,85 Мн/м² (58,5 кгс/см²). Плотность жидкой СО₂ 0,771 г/см³ (20 ⁰С), твёрдой 1,512 г/см³. Молекула газообразной У. д. имеет симметричную форму О = С = О с расстоянием С - О 1,162А. Твёрдая СО₂ кристаллизуется в кубич. гоанецентрированной решётке, а = 5,62 А. У. д. термически устойчива, диссоциирует на окись углерода и кислород только при темп-pax выше 2000 °С. Заметно растворима в воде (по массе % ): 0,335 (0°С); 0,169 (20 °С) и частично взаимодействует с ней с образованием угольной кислоты Н₂СО_з. Растворяется в органич. растворителях: ацетоне, бензоле, хлороформе, спиртах. Энергично соединяется с основаниями, давая карбонаты. СО₂ не горит и не поддерживает горения. Только очень активные металлы восстанавливают её при высоких темп-pax (напр., магний - при 600 °С, кальций - при 700 °С). СО₂ взаимодействует с раскалённым углём: СО₂ + С = =2СО (реакция имеет большое значение в металлургии); с аммиаком при 160- 200 ⁰С и давлении 10-40 Мн/м² (100- 400 кгс/см²): СО₂ + 2NH₃ == CO(NH₂)₂+ + Н₂О; в присутствии окиси меди с водородом, образуя метан.

У. д. входит в состав воздуха: 0,03 объёмных %, общее содержание 2,3*10¹² т; в гидросфере, находящейся в равновесии с атмосферой, 1,4*10¹⁴т. СО₂ образуется и поступает в атмосферу при горении топлив, гниении органич. остатков, брожении, дыхании животных и человека. В результате индустриальных загрязнений содержание У. д. в атмосфере пром. городов намного превышает предельно допустимые нормы. Поэтому в ряде технически развитых стран (в т. ч. и в СССР) осуществляются мероприятия по снижению содержания У. д. в атм. воздухе (см. Охрана природы). У. д. необходима для развития растений, поглощающих её из атмосферы в процессе фотосинтеза. Атмосферы планет Марса и Венеры содержат У. д. в качестве осн. компонента.

Получают У. д. в пром-сти гл. обр. при обжиге известняка (900-1300 °С) с одновременным получением извести; очистку СО₂ осуществляют поглощением её растворами соды, поташа или этанолами-на. Хранят и перевозят У. д. в сжиженном состоянии под давлением 6 Мн/м² (60 кгс/см²) в стальных баллонах. В лаборатории СО₂ обычно получают взаимодействием соляной к-ты с мрамором.

Применяется У. д. в произ-ве газированных вод, пива и сахара. СО₂ идёт на изготовление "сухого льда", к-рый служит для хранения и перевозки скоропортящихся пищевых продуктов. В хим. пром-сти СО₂ расходуется на получение соды, мочевины, оксикарбоновых к-т, применяется также как теплоноситель в графитовых реакторах. У. д. используется для тушения пожаров и при перевозке огнеопасных веществ.

Б. А. Поповкин.

В с. х - в е У. д. используют как удобрение. Недостаток её в воздухе, что часто наблюдается в условиях защищённого грунта, особенно при гидропонной культуре (см. Гидропоника), снижает интенсивность фотосинтеза и урожай. Для улучшения углеродного питания растений в теплицах и парниках проводят газацию, т. е. в дневное время подают в них газообразную У. д. (из баллонов) или очищенные продукты каталитич. горения природного горючего газа и твёрдого топлива (содержат до 15% СО₂).

Источником газообразной У. д. может быть твёрдая У. д. ("сухой лед"), куски к-рой раскладывают в помещении, а также органич. и минеральные удобрения, выделяющие её при разложении. Эффективность удобрения У. д. зависит от условий минерального питания растений, освещённости, темп-ры почвы и воздуха.

В организме человека и животных У. д. вместе с бикарбонатами образует важную буферную систему крови. Повышение уровня парциального давления У. д. в крови увеличивает прочность связи кислорода с гемоглобином. Воздействуя (в т. ч. непосредственно) на центры продолговатого мозга, У. д. участвует в регуляции дыхания и кровообращения. Смесь кислорода (95%) и У. д. (5%) - т. н. карбоген - используют для лечения отравлений наркотиками, окисью углерода и др. В больших концентрациях У. д. токсична, вызывает гипоксию. Длит. (до неск. сут) вдыхание У. д. даже при концентрации 1,5-3% вызывает головную боль, головокружение,тошноту. При концентрации выше 6% (т. н. критич. уровень) теряется работоспособность, появляются сонливость, ослабление дыхания и сердечной деятельности, возникает опасность для жизни. Накопление У. д. в воздухе с од-новрем. снижением содержания кислорода может наблюдаться в замкнутых, плохо вентилируемых пространствах (напр., в шахтах, сточных колодцах), в помещениях, где осуществляются процессы брожения (напр., на пивоваренных заводах). Первая помощь: вынести пострадавшего на свежий воздух, провести искусств. дыхание. В воздухе жилых и обществ. зданий накопление У. д. не достигает критич. величин; её концентрация - один из сан.-гигиенич. показателей степени чистоты возд. среды.

В. Ф. Кириллов.

Лит.: Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1972; Некрасов Б. В., Основы общей химии, 3 изд., т. 1-2, М., 1973; Ахметов Н. С., Неорганическая химия, 2 изд., М., 1975.