Oxid uhličitý

25. duben 2012 | 14.07 |
› 

Oxid uhličitý (dříve kysličník uhličitý) je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu; při vyšších koncentracích může v ústech mít slabě nakyslou chuť. Je těžší než vzduch.

Je tvořený uhlíkem a kyslíkem.

Vzniká reakcí uhlíku s kyslíkem (spalováním):

C + O2 → CO2,

hořením oxidu uhelnatého (například svítiplynu):

2 CO + O2 → 2 CO2,

nebo organických látek, například methanu:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O,

a to vždy za vývinu značného množství tepla. Podobnými reakcemi můžeme popsat i spalování fosilních paliv a biomasy. Je také produktem dýchání většiny živých organismů, kde je spolu s vodou konečným produktem metabolické přeměny živin obsažených v potravě.

V laboratoři se většinou připravuje reakcí uhličitanů, především uhličitanu vápenatého se silnými kyselinami například chlorovodíkovou:

CaCO3 + 2 HCl → CO2 + CaCl2 + H2O.

Průmyslově se vyrábí tepelným rozkladem (žíháním) vápence (uhličitanu vápenatého):

CaCO3 → CaO + CO2.

Po chemické stránce je oxid uhličitý velice stálý a ani při velmi vysokých teplotách nad 2 000 °C se znatelně nerozkládá. Ve vodě se snadno rozpouští, přičemž se přitom zčásti (asi z 0,003 %) slučuje s vodou na kyselinu uhličitou:

CO2 + H2O ↔ H2CO3.

Oxid uhličitý reaguje se silnými hydroxidy za vzniku solí, které se vyskytují ve dvou formách, jako uhličitany a hydrogenuhličitany (starším názvem kyselé uhličitany); například s hydroxidem sodným vzniká buď hydrogenuhličitan sodný:

CO2 + NaOH → NaHCO3,

nebo při větším množství hydroxidu uhličitan sodný:

CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O.

V zelených rostlinách je oxid uhličitý asimilován v procesu zvaném fotosyntéza za katalytického působení chlorofylu a dodávky energie ve formě světelných kvant na monosacharidy podle celkové rovnice:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2.

Spalování sacharidů v těle živočichů (i rostlin v noci) je chemickým procesem právě opačným, stejně tak kvašení cukrů působením kvasinek.

Při geologickém vývoji planetárních těles hraje v chemismu oxidu uhličitého významnou roli rovnováha mezi oxidem uhličitým a oxidem křemičitým v kompetici o vápník podle vztahu:

CaCO3 + SiO2 ↔ CO2 + CaSiO3.

Za běžných teplot panujících na Zemi je tato rovnováha posunuta téměř úplně vlevo, takže velké množství oxidu uhličitého je vázáno v uhličitanových horninách. Stoupne-li teplota zhruba nad 350 °C, rovnováha se vychýlí téměř úplně vpravo a oxid křemičitý vytěsní z hornin oxid uhličitý, který přejde do atmosféry. Tímto mechanismem se vysvětluje velmi hustá atmosféra planety Venuše, složená převážně z oxidu uhličitého.

Při ochlazení pod -80 °C mění plynný oxid uhličitý svoje skupenství přímo na pevné (desublimuje) za vzniku bezbarvé tuhé látky, nazývané suchý led.

Oxid uhličitý je nedýchatelný a ve vyšších koncentracích může způsobit ztrátu vědomí a smrt. Naruší totiž uhličitanovou rovnováhu v krvi a způsobí tak acidosu. Stejně tak ovšem pokles pod jeho normální koncentraci může způsobit alkalosu.

Oxid uhličitý je běžnou součástí zemské atmosféry, přičemž jeho koncentrace (průměrně 0,038 % v roce 2004) v ovzduší kolísá v závislosti na místních podmínkách, na výšce nad povrchem a relativní vlhkosti vzduchu v ovzduší. V důsledku zejména průmyslových emisí jeho průměrná koncentrace ve vzduchu stále roste (viz odstavec "Vliv oxidu uhličitého na globální oteplování").

Lokálně velmi vysoká koncentrace je v místech jeho výronu sopečných plynů ze země ve vulkanicky aktivních oblastech a v některých přírodních minerálních vodách. Vzhledem k tomu, že je těžší než vzduch může se v takových místech hromadit a představovat nebezpečnou past pro zvířata i lidi. Ročně tak vulkanické aktivity dodávají do ovzduší Země přibližně 130 až 230 Tg, což představuje řádově jen 1 až 2 % produkce CO2 lidstvem.

Oxid uhličitý byl také nalezen v mezihvězdném prostoru. Je hlavní složkou atmosfér planet Venuše a Mars. Spektroskopicky byl prokázán i v řadě komet.

Oxid uhličitý je průmyslově lehce dostupný plyn. Využívá se jako:

  • chemická surovina pro výrobu:
    • anorganických uhličitanů
    • methanolu
    • polykarbonátů
    • polyuretanů
    • karbamátů
    • isokyanátů
    • a jiných organických sloučenin
  • hnací plyn a ochranná atmosféra pro potravinářské účely
  • součást perlivých nápojů
  • náplň sněhových hasicích přístrojů
  • chladicí médium (suchý led)
  • v medicíně se přidává (do 5 %) ke kyslíku pro zvýšení efektivity dýchání
  • hnojivo v akvaristice

Carbon dioxide structure.png2D schéma molekuly CO22D model molekuly CO2Oxid uhličitý.PNG

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 0.00 (0x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

 zatím nebyl vložen žádný komentář