Все про углерод: опасность CO2 и методы нейтрализации выбросов углекислого газа

Все про углерод: опасность CO2 и методы нейтрализации выбросов углекислого газа

Углекислый газ выполняет важную функцию в атмосфере Земли. Он вовлечен в процессы появления и разложения всех живых организмов и образования органических соединений из неорганических. В биосфере СО2 поддерживает процесс фотосинтеза, который образовывает растительный мир суши и поверхности океана. Совместно с молекулами воды, метана и озона он формирует «парниковый эффект».

Диоксид углерода — это парниковый газ, который в воздухе воздействует на теплообмен земли и является ключевым элементом в формировании земного климата. На сегодняшний день прослеживается повышение концентрации двуокиси углерода в атмосфере из-за появления новых искусственных и естественных его источников. Это значит, что климат планеты будет меняться.

Источники углекислоты

Большая часть диоксида углерода планеты естественного происхождения. Но также источниками СО2 являются промышленные предприятия и транспорт, которые обеспечивают выброс в атмосферу углекислого газа искусственного происхождения.

Природные источники

При перегнивании деревьев и травы каждый год выделяется 220 миллиардов тонн углекислого газа. Океанами выделяется 330 миллиардов тонн. Пожары, которые образовались в связи с природными факторами приводят к выбросу СО2, равному по количеству антропогенной эмиссии.

Естественными источниками углекислоты являются:

• Дыхание флоры и фауны. Растения и животные поглощают и вырабатывают СО2, так устроено их дыхание.
• Извержение вулканов. Вулканические газы содержат двуокись углерода. В тех регионах, где есть активные вулканы, углекислый газ способен выходить из земных трещин и разломов.
• Разложение органических элементов. Когда органические элементы горят и перегнивают появляется СО2.

Диоксид углерода хранится в углеродных комбинациях: угле, торфе, нефти, известняке. В качестве резервных хранилищ можно назвать океаны, в которых содержатся большие резервы углекислоты и вечную мерзлоту. Однако, вечная мерзлота начинает таять, это можно заметить по уменьшению снежных шапок самых высоких гор мира. При разложении органики наблюдается рост выделения в атмосферу углекислого газа. В результате чего хранилище преобразуется в источник.

Северные районы Аляски, Сибири и Канады — это в основном вечная мерзлота. В ней содержится много органического вещества. Из-за нагрева арктических регионов вечная мерзлота тает и происходит гниение ее содержимого.

Антропогенные источники

Главными искусственными источниками CO2 считаются:

• Выбросы предприятий, которые происходят в процессе сгорания. Результатом является значительное повышение концентрации углекислого газа в атмосфере планеты.
• Транспорт.
• Превращение хозяйственных земель из лесов в пастбища и пахотные земли.

В мире растет количество экологических машин, но их процент по отношению к машинам внутреннего сгорания очень мал. Стоимость электрокаров выше обычных машин, поэтому многие не имеют финансовой возможности приобрести такой вид транспорта.

Интенсивное сокращение лесов для промышленности и сельского хозяйства относится к антропогенным источникам CO2 не в прямом смысле. Деятельность по уменьшению лесных массивов является причиной неучастия диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Что приводит к его накоплению в атмосфере.

Загрязнители воздуха и их воздействие на природу и человека

Вещества, загрязняющие атмосферу

• транспорт (угарный газ),
• выхлопные газы;
• сжигание твердых отходов;
• тепловые электростанции,

• производство, на котором сжигаются уголь, сланцы, нефть;
• производство железа, меди, серной кислоты;
• тепловые станции работающие на угле, торфе и мазуте;

• производство азотной кислоты;
• предприятия цветной металлургии;
• предприятия, производящие азотные удобрения,
• нитраты,
• анилиновые красители,
• нитросоединения,
• вискозный шелк,
• целлулоид

кислородный уровень воды с критическими

последствиями для рыбы. Про продолжительно ясной погоде массы диоксида азота в результате последовательных цепных реакций дают дополнительные количества озона. Сильно раздражают и взывают воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам грудной клетки, а при высокой концентрации (свыше 3-4 мг/м3) вызывают сильный кашель и ослабляют возможность на чем либо сосредоточиться.

• цементные заводы;
• ТЭС, работающие на угле;
• металлургические заводы;

• аварии на атомных реакторах;
• производство атомного оружия;

В крупных городах главные автомобильные магистрали необходимо проектировать параллельно направлению основных ветров в целях экологической защищенности города от выхлопных газов, в частности угарного газа и некоторых других вредных веществ (свинец), выделяющихся при пробеге автомобилей. Город – крупный, автомобилей – масса, а значит, и массовый поток загрязняющих веществ, вредных для жителей, обеспечен. Как известно, концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека: ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени, нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга, изменениями деятельности сердца и легких, головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания; а концентрация более 750 млн к смерти. Это приведет к трагическим последствиям. Если проектировать дорогу параллельно треку ветров, то вредные массы будут находиться главным образом над магистралью и близ неё. Это в некоторой мере спасет ситуацию.

Повышенная концентрация углекислого газа приведет к препятствию теплового излучения в космическое, что значительно повысит температуру нижних слоев атмосферы и приведет к возникновению «парникового эффекта». Повышение температуры приведет к стремительному таянию ледников на Земле. Далее произойдет повышение уровня воды Мирового океана. Значительную часть поверхности суши затопит (низменности и некоторые равнины). При этом грунт, глиняная основа будет вымываться, разжижаться, что усилит процесс движения тектонических плит на планете. Изменение местонахождения территорий, смещение приведет к изменению климата. Произойдет глобальное и абсолютное видоизменение Земной поверхности.

Но, пониженная концентрация углекислого газа в воздухе не менее опасна для «всего живого». Известно, что углекислый газ – «пища» растений. Он способствует процессу фотосинтеза. И несколько повышенная его концентрация полезнее для растительности, чем нехватка. Растения: кустарники, деревья, трава – все зеленое поглощают углекислый газ из воздуха и выделяют кислород. Кислород необходим «всему живому» для жизни. При нехватке кислорода, которая возникнет при его выделении в меньшей концентрации, возникнет конкуренция. Борьба за «право дышать» приведет к вымиранию человечества и остальных живых существ. Численность населения планеты Земля сократится.

Поглотители двуокиси углерода

Поглотителями называют любые искусственные или природные системы, которые впитывают из воздуха углекислый газ. Поглотитель — это структура, которая вбирает из воздуха больше CO2 чем выбрасывает в него.

Природные поглотители

Леса способны воздействовать на количество двуокиси углерода в воздухе. Они могут быть и поглотителями, и источниками выбросов параллельно (при вырубке). Когда деревья увеличиваются, а лес растет, то углекислый газ поглощается. Данный процесс считается основой развития биомассы. Выходит, что прогрессирующий лес выступает поглотителем.

Лес северного полушария

При сжигании и уничтожении леса основная доля накопленного углерода опять преобразуется в углекислый газ. В итоге лес снова является источником СО2. Фитопланктон также является поглотителем углекислого газа на земле. При этом большая часть поглощенного углерода, передаваясь по пищевой цепочке, остается в океане.

Искусственные поглотители

Самыми известными поглотителями СО2 считаются: раствор едкого калия, натронная известь и асбест, едкий натр. Эти соединения при протекании химических реакций связывают углекислоту, преобразовывая ее в другие соединения. Существуют установки, которые улавливают углекислый газ из выбросов электростанций и преобразуют его в жидкое или твердое состояние с последующим применением в промышленности. Производятся испытания закачки углекислого газа, растворенного в воде, в базальтовые породы под землей. В процессе реакции образуется твердый минерал.

Станция закачки углекислого газа под землю

Взаимодействие с океаном

В океанах углекислота по наличию превышает атмосферное содержание, если пересчитать на углерод, то выйдет примерно 36 триллионов тонн. Растворенный в океане CO2 находится в виде гидрокарбонатов и карбонатов. Эти соединения образуются в процессе химических реакций между подводными скальными породами, водой и двуокисью углерода. Реакции эти обратимы, они вызывают образование известняковых и других карбонатных пород с высвобождением половины гидрокарбонатов в виде диоксида углерода.

Круговорот углекислого газа в океане

Протекая сотни миллионов лет, этот круговорот реакций привёл к связыванию в карбонатных породах большей части диоксида углерода из атмосферы Земли. По итогу большинство двуокиси углерода, полученной в результате интенсивных выбросов углекислого газа в атмосферу человеком, будет растворено в океанах. Но скорость, с которой будет протекать этот процесс в дальнейшем, остается неизвестной. Наличие фитопланктона на поверхности океанов помогает поглощать СО2 из воздуха в океан. Некоторое количество углекислого газа фитопланктон поглощает при фотосинтезе, приобретая энергию и источник для развития клеток. Когда он погибает и спускается на дно, углерод остается с ним.

Восстановить природные ресурсы

Океаны играют жизненно важную роль в поглощении углекислого газа, присутствующего в атмосфере. Поскольку поглощение диоксида углерода океаном является медленным процессом и может занимать сотни лет, это явление не может обезвредить то огромное количество газа, которое выбрасывается каждый день.

Тем не менее, растения и деревья также используют углекислый газ во время фотосинтеза для производства кислорода. Мы не можем увеличить площадь океанов на планете, однако в наших силах стремиться к восстановлению и сохранению лесов для большей переработки вредного газа.

Взаимодействие с землей

Углекислый газ воздуха на генетическом уровне взаимосвязан с землей. Постоянно протекающие почвенные движения увеличивают резервы СО2 в воздухе, где он используется растениями на образование органических элементов. Углекислота выполняет важную функцию в формировании и проветривании почвы. Он принимает участие в разрушении основных минералов, увеличении растворяемости, перемещении карбонатов и фосфатов.

Значительная доля диоксида углерода грунтового воздуха появляется в результате деятельности почвенных организмов, во время распада и окисления органического элемента. До 1/3 части СО2 вырабатывается корнями высоких растений. Также происходит поступление углекислого газа с газами ювенильного и вадозного происхождения из глубочайших шаров земли. В почвах, сформированных на известковых породах, СО2 способен выступать продуктом разрушения углекислого кальция почвенными кислотами.

СО2 грунтового воздуха имеет огромную биологическую значимость. Ее излишек (больше 1%) подавляет проращивание семян и рост корневой системы. Если убрать углекислоту все равно ее кратковременный излишек приведет к медленному росту семян.

В почвах с большим содержанием органического вещества концентрация СО2 летом и весной увеличивается до 3-9 %. Черноземные грунты вырабатывают от 2 до 6 кг углекислого газа на протяжении 24 часов. В почвенном воздухе на глубине 75-150 см в два раза больше содержание СО2 нежели в верхних слоях. В теплые времена содержание СО2 в почвенном воздухе в два раз больше чем в зимний период. Объяснить это можно увеличением активности организмов в грунте. Необходимо понимать, что многочисленные способы земледелия приводят к повышению концентрации углекислоты в грунте. Среди них можно выделить:

1. органические удобрения;
2. травосеяние;
3. сжатие катками.

Безусловно, не стоит говорить, что плодородность и качество земли зависит исключительно от углекислоты, есть и другие факторы, влияющие на это. Чтобы регулировать динамику СО2 в почве и увеличивать его содержание до требуемого количества для извлечения хорошего урожая необходимо:

Углерод

Диоксид углерода можно получить из солей угольной кислоты (карбонатов), если вытеснить его с помощью более сильных кислот. В технике его получают при обжиге извести, т. е. В результате нагревания известняка при температуре примерно 1000 °C

СаСО3 = СаО + СО2

В лабораторных условиях применим самый дешевый способ. Для этого в аппарате для получения газов, например в аппарате Киппа, зальем кусочки мрамора (карбоната кальция СаСО3) 20%-ным раствором соляной кислоты:

СаСО3 + 2HCl = СаСl2 + H2O + СO2

Само собой разумеется, что пригодны и другие карбонаты: сода (карбонат натрия Na2CQ3), поташ (карбонат калия K2CO3), питьевая сода (гидрокарбонат натрия NаНСО3), и ряд кислот, в том числе даже относительно слабые — уксусная, винная и лимонная.

Полученный в аппарате диоксид углерода уловим в пневматической ванне или лучше вытеснением воздуха. Диоксид углерода тяжелее воздуха, 1 л его при 0°С и 760 мм рт. ст. весит 1,977 г, поэтому им можно наполнить стоячий сосуд, опустив газоотводную трубку на самое дно сосуда. Так как горящая лучина гаснет в атмосфере углекислого газа, то таким образом можно .проверить, наполнился ли наш сосуд.

Есть простое правило, которое помогает узнать, легче газ воздуха или тяжелее. Условимся число 29 считать относительной молекулярной массой воздуха и сравним молекулярные массы ( М ) газов с этой величиной. Например, молекулярная масса метана СН4 16, значит, метан легче воздуха; для азота N2 М = 28, т. е. азот немного легче воздуха, a SО2 (M = 64) и СО2 <М = 44) значительно тяжелее воздуха.

Опыты с диоксидом углерода

Диоксид углерода образует при взаимодействии с известковой водой осадок карбоната кальция, который при дальнейшем действии газа переходит в растворимый гидрокарбонат кальция:

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О

СаСО3 + Н2О + СО2 = Са(НСО3)

Для того чтобы получить известковую воду, зальем водой в химическом стакане негашеную или гашеную известь (защитить глаза!) и профильтруем отстоенный раствор или бросим кусочек карбида кальция в химический стакан с водой и после прекращения выделения газа профильтруем раствор.

Даже незначительные количества солей угольной кислоты можно обнаружить с помощью следующей пробы: в маленькую пробирку введем несколько частичек карбоната и 2 капли соляной кислоты. Образовавшийся над жидкостью газ отсосем пипеткой (только не ртом, так как выдыхаемый воздух тоже содержит CO2) и выпустим его во вторую пробирку с известковой водой.

Как мы уже установили, углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха. Поэтому его можно “переливать”, как воду, например. Наполним химический стакан углекислым газом, и осторожно, чтобы не “промахнуться”, перельем невидимый газ во второй стакан. Там обнаружим его с помощью пробы лучинкой. Дым от погасшей лучины повиснет в CO2. Можно до переливания. сделать газ видимым. Для этого добавим в стакан с газом две капли концентрированной соляной кислоты и две капли концентрированного гидроксида аммония (нашатырного спирта), затем осторожно перемешаем стеклянной палочкой образовавшийся туман хлорида аммония (нашатыря) с диоксидом углерода. Для забавы можно потушить в нем горящую свечку.

Наполним широкий сосуд (чашку) углекислым газом до половины и будем выдувать мыльные пузыри таким образом, чтобы они с небольшой высоты падали на газ. После нескольких неудачных попыток нам удастся получить мыльный пузырь, который плавает на газе. Раствор для мыльных пузырей приготовим из жидкого мыла, которое смешаем с холодной дистиллированной водой и куда через несколько часов добавим несколько капель пропантриола (глицерина).

Наполним пробирку углекислым газом, вольем 1—2 мл раствора едкой щелочи (гидроксида калия или натрия), тотчас закроем пробирку смоченным большим пальцем и встряхнем ее. (Осторожно! Не разбрызгивать щелочь! Сразу же после опыта вымыть руки!) Пробирка свободно повисает на пальце. Не отнимая пальца, перевернем ее, опустим в воду отверстием вниз и откроем. Вода устремится в пробирку и заполню большую ее часть.

Диоксид углерода взаимодействует со щелочами с образованием карбонатов, в результате в пробирке образуется вакуум. Внешнее давление воздуха прочно прижимает пробирку к пальцу.

Эту реакцию применяют, если необходимо удалить диоксид углерода из газовой смеси. Смесь пропускают через большое количество промывных склянок, наполненных щелочью.

Посмотрим, как газируется вода в сифоне. Насадим баллончик затворной стороной (алюминиевой пластинкой) на острие сапожного гвоздя, обернем тонкой хлопчатобумажной тканью (носовым платком) и сильно ударим молотком по дну патрона. Газ выделится с сильным шипением, белые пары пройдут через поры ткани, а в самом платке останется белый осадок —твердый диоксид углерода, так называемый сухой лед.

Диоксид углерода можно сжижать под давлением при температуре ниже —31,3°С (критическая температура). Жидким СО2 заряжены баллоны. Когда при ударе пробивается затворная пластина, СО2 выходит и испаряется очень быстро. Благодаря работе, производимой при испарении и расширении, газ очень сильно охлаждается, и часть его конденсируется.

Сухой лед нельзя сжимать пальцами (обмораживание кожи!). Остерегайтесь, чтобы ни малейшей крупинки не попало в глаза. При работе снять с рук кольца!

Сухой лед применяется прежде всего для охлаждения пищевых продуктов. Холода от него вдвое больше, чем от обычного льда, а кроме того, он удобен тем, что испаряется без остатка.

У продавца мороженого обычно можно попросить сухой лед и провести с ним несколько интересных опытов.

Наполним бутылку из-под пива или лимонада на четыре пятых фруктовым соком или водой, бросим внутрь кусочек сухого льда, тотчас закроем, подождем несколько минут и затем сильно взболтаем. Получится газированный напиток. (Ни в коем случае не брать много сухого льда, так как бутылка может взорваться; достаточно кусочка величиной с горошину. В целях безопасности обернем бутылку полотенцем.)

Кусочек сухого льда бросим в наполненную на три четверти водой плоскодонную колбу (можно взять молочную бутылку или что-то похожее), затем закроем ее пробкой с отверстием. В отверстие вставим оттянутую на конце стеклянную трубку, которая вплотную доходит до дна сосуда. Вскоре вода будет сильной струёй разбрызгиваться из трубки.

При тушении пожара диоксид углерода часто используют для выброса гасящего средства. Мы можем сделать модель пенного огнетушителя — см. рисунок.

Несколько кусочков сухого льда положим в полотняный мешочек и измельчим ударами молотка. (Надеть защитные очки!) Полученную массу смешаем в фарфоровой чашке с пропиловым спиртом или денатуратом до образования кашицы. В чашку положим кусок резинового шланга, цветок и небольшой плод. Температура охлаждающей смеси примерно —80 °С. Вытащенный резиновый шланг станет твердым и расколется, если по нему ударить молотком. Цветок и плод замерзнут и при падении на твердую поверхность разлетятся вдребезги.

Получение соды

Для этого опыта применим аппарат, в котором при небольшом давлении получим диоксид углерода (углекислый газ). Подсоединим к газоотводной трубке этого аппарата Т-образную трубку, одно колено которой свяжем с капельной воронкой (см. рисунок). Диоксид углерода получим при взаимодействии кусочков мрамора и 20%-ного раствора соляной кислоты. Чтобы проконтролировать количество образующегося газа, подсоединим к газообразователю промывную склянку, частично наполненную водой. Диоксид углерода должен проходить через реакционный сосуд в виде мелких пузырьков. Для этой цели приобретем в зоологическом магазине не слишком большой пористый камень, который применяется в аэрационной установке аквариума *. Напильником придадим ему круглую форму, чтобы он подошел к стеклянной трубке, имеющей внутренний диаметр 15—20 мм (трубка для сжигания длиной примерно 30 ем). Трубку, подводящую газ, приклеим к камню водостойким клеем. Диаметр ее должен быть не менее 6 мм. Перед сборкой аппаратуры проверим проницаемость камня, погружая его в воду и пропуская через него воздух. Реакционный сосуд укрепим на штативе. Избыток диоксида углерода улетучится в воздух через открытую вверху трубку. Если имеется подходящее оборудование, можно сделать вокруг реакционного сосуда охлаждающую рубашку (так как температура при реакции не должна превышать 30 °С), а реакционный сосуд закрыть сверху пробкой с двумя отверстиями, в одном из которых помещается термометр, а в другом — отводная трубка (как показано на рисунке). Но можно использовать и более простую установку.

Применяя трубку длиной 30 см и диаметром 2 см, мы используем 60 мл реакционного раствора. Его мы можем приготовить двумя путями: или смешав 20 мл концентрированного раствора гидроксида аммония с 40 мл насыщенного раствора поваренной соли (14 г NaCl в 40 мл HgO), или растворив до насыщения поваренную соль в концентрированном растворе гидроксида аммония.

Примерно через 20 мин после начала опыта раствор помутнеет — это началось выделение гидрокарбоната натрия. Теперь необходимо внимательно следить за реакцией в трубе, так как выпадающая соль может закрыть поры в камне. Из-за этого в промывной склянке и газообразователе повысится давление газа. Надо тотчас же отсоединить реакционную трубу и промывную склянку и зажать шланг. Затем приостановим образование Диоксида углерода.

Оставим еще на некоторое время раствор в трубе для охлаждения; выделение гидрокарбоната натрия при этом продолжится. Наконец, отфильтруем и просушим соль, отжав ее между листами фильтровальной бумаги и оставив в умеренна теплом месте. Мы получим более 5 г гидрокарбоната натрия, который необходимо еще кальцинировать. Поместим его в про бирку из термостойкого стекла, закроем ее пробкой со встав ленной газоотводной трубкой и укрепим на штативе. Сначала сильно нагреем гидрокарбонат натрия на пламени горелки. Выделяющийся ,газ соберем в пневматической ванне. Докажем с помощью горящей лучины и взаимодействием с известковой водой, что это диоксид углерода. В пробирке останется карбонат натрия, при взаимодействии которого с разбавленной соляной кислотой выделяется диоксид углерода:

Na2CO3 + 2НС1 = 2NaCl + Н2О + СО2

По способу Сольве аммиак регенерируют, смешивая раствор хлорида аммония с известковым молоком. Добавим в пробирку с несколькими миллилитрами раствора хлорида аммония немного гашеной извести Са(ОН) а, выделяющийся аммиак обнаружим известным способом:

2NH4C1+ Са(ОН)2 = СаСl2 + 2Н2О+ 2NH3

Безводная, или кальцинированная, сода —гигроскопичный белый порошок, который очень хорошо растворяется в чуть, теплой воде. Раствор соды дает щелочную реакцию. Сода получается в кристаллическом виде, если ее осаждать из раствора при температуре ниже 32 °С. Кристаллическая сода имеет формулу Na2CO3-10H2O. Это значит, что при кристаллизации на 1 моль карбоната натрия всегда приходится 10 молей кристаллизационной воды. При длительном хранении прозрачные кристаллы покрываются белым налетом. Благодаря “выветриванию” они теряют воду, и на поверхности остается безводный карбонат натрия.

Что такое co2 в химии

8.1. Что такое химическая номенклатура

Химическая номенклатура складывалась постепенно, в течение нескольких столетий. По мере накопления химических знаний она неоднократно менялась. Уточняется и развивается она и сейчас, что связано не только с несовершенством некоторых номенклатурных правил, но еще и с тем, что ученые постоянно открывают новые и новые соединения, назвать которые (а бывает, что даже и составить формулы), пользуясь существующими правилами иногда оказывается невозможно. Номенклатурные правила, принятые в настоящее время научным сообществом всего мира, содержатся в многотомном издании: " Номенклатурные правила ИЮПАК по химии" , число томов в котором непрерывно возрастает.
С типами химических формул, а также с некоторыми правилами их составления вы уже знакомы. А какие же бывают названия химических веществ?
Пользуясь номенклатурными правилами, можно составить систематическое название вещества.

Для многих веществ кроме систематических используются и традиционные, так называемые тривиальные названия. При своем возникновении эти названия отражали определенные свойства веществ, способы получения или содержали название того, из чего данное вещество было выделено. Сравните систематические и тривиальные названия веществ, приведенных в таблице 25.

К тривиальным относятся и все названия минералов (природных веществ, составляющих горные породы), например: кварц (SiO₂); каменная соль, или галит (NaCl); цинковая обманка, или сфалерит (ZnS); магнитный железняк, или магнетит (Fe₃O₄); пиролюзит (MnO₂); плавиковый шпат, или флюорит (CaF₂) и многие другие.

Для некоторых наиболее известных или широко распространенных веществ употребляются только тривиальные названия, например: вода, аммиак, метан, алмаз, графит и другие. В этом случае такие тривиальные названия иногда называют специальными.
Как составляются названия веществ, относящихся к разным классам, вы узнаете из следующих параграфов.

Карбонат калия К₂СО₃. Техническое (тривиальное) название – поташ. По строению, свойствам и применению карбонат калия очень похож на карбонат натрия. Ранее его получали из золы растений, да и сама зола использовалась при стирке. Сейчас большая часть карбоната калия получается в качестве побочного продукта при производстве глинозема (Al₂O₃), используемого для производства алюминия.

ХИМИЧЕСКАЯ НОМЕНКЛАТУРА, СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ НАЗВАНИЕ, ТРИВИАЛЬНОЕ НАЗВАНИЕ, СПЕЦИАЛЬНОЕ НАЗВАНИЕ.
1.Выпишите из предыдущих глав учебника десять тривиальных названий любых соединений (отсутствующих в таблице), запишите формулы этих веществ и дайте их систематические названия.
2.О чем говорят тривиальные названия " поваренная соль" , " кальцинированная сода" , " угарный газ" , " жженая магнезия" ?

Названия большинства простых веществ совпадают с названиями соответствующих элементов. Только все аллотропные модификации углерода имеют свои особые названия: алмаз, графит, карбин и другие. Кроме этого имеет свое особое название одна из аллотропных модификаций кислорода – озон.
Простейшая формула простого немолекулярного вещества состоит только из символа соответствующего элемента, например: Na – натрий, Fe – железо, Si – кремний.
Аллотропные модификации обозначают, используя буквенные индексы или буквы греческого алфавита:

C_(а) – алмаз; —Sn – серое олово;
С_(гр) – графит; —Sn – белое олово.

В молекулярных формулах молекулярных простых веществ индекс, как вы знаете, показывает число атомов в молекуле вещества:
H₂ – водород; O₂ – кислород; Cl₂ – хлор; O₃ – озон.

В соответствии с номенклатурными правилами систематическое название такого вещества должно содержать приставку, показывающую число атомов в молекуле:
H₂ – диводород;
O₃ – трикислород;
P₄ – тетрафосфор;
S₈ – октасера и т. д., но в настоящее время это правило еще не стало общеупотребительным.

В соответствии с общим правилом в формуле бинарного вещества на первое место ставится символ элемента с меньшей электроотрицательностью атомов, а на второе – с большей, например: NaF, BaCl₂, CO₂, OF₂ (а не FNa, Cl₂Ba, O₂C или F₂O!).
Так как значения электроотрицательности для атомов разных элементов постоянно уточняются, обычно пользуются двумя практическими правилами:
1. Если бинарное соединения представляет собой соединение элемента, образующего металл, с элементом, образующим неметалл, то на первое место (слева) всегда ставится символ элемента, образующего металл.
2. Если оба элемента, входящие в состав соединения – элементы, образующие неметаллы, то их символы располагают в следующей последовательности:

B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.

Примечание: следует помнить, что место азота в этом практическом ряду не соответствует его электроотрицательности; в соответствии с общим правилом его следовало бы поместить между хлором и кислородом.

Примеры: Al₂O₃, FeO, Na₃P, PbCl₂, Cr₂S₃, UO₂ (по первому правилу);
BF₃, CCl₄, As₂S₃, NH₃, SO₃, I₂O₅, OF₂ (по второму правилу).
Систематическое название бинарного соединения может быть дано двумя способами. Например, СО₂ можно назвать диоксидом углерода – это название вам уже известно – и оксидом углерода(IV). Во втором названии в скобках указывается число Штока (степень окисления) углерода. Это делается для того, чтобы отличить это соединение от СО – оксида углерода(II).
Можно использовать и тот, и другой тип названия в зависимости от того, какой в данном случае более удобен.

Примеры (выделены более удобные названия):

Если атомы элемента, стоящего в формуле вещества на первом месте, проявляют только одну положительную степень окисления, то ни числовые приставки, ни обозначение этой степени окисления в названии вещества обычно не используются, например:
Na₂O – оксид натрия; KCl – хлорид калия;
Cs₂S – сульфид цезия; BaCl₂ – хлорид бария;
BCl₃ – хлорид бора; HCl – хлорид водорода (хлороводород);
Al₂O₃ – оксид алюминия; H₂S – сульфид водорода (сероводород).

1.Составьте систематические названия веществ (для бинарных веществ – двумя способами):
а) O₂, FeBr₂, BF₃, CuO, HI;
б) N₂, FeCl₂, Al₂S₃, CuI, H₂Te;
в) I₂, PCl₅, MnBr₂, BeH₂, Cu₂O.
2.Назовите двумя способами каждый из оксидов азота: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅. Подчеркните более удобные названия.
3.Запишите формулы следующих веществ:
а) фторид натрия, сульфид бария, гидрид стронция, оксид лития;
б) фторид углерода(IV), сульфид меди(II), оксид фосфора(III), оксид фосфора(V);
в) диоксид кремния, пентаоксид дийода, триоксид дифосфора, дисульфид углерода;
г) селеноводород, бромоводород, йодоводород, теллуроводород;
д) метан, силан, аммиак, фосфин.
4.Сформулируйте правила составления формул бинарных веществ по положению элементов, входящих в состав этого вещества, в системе элементов.

Как вы уже заметили, в формуле бинарного соединения на первом месте стоит символ катиона или атома с частичным положительным зарядом, а на втором – аниона или атома с частичным отрицательным зарядом. Точно также составляются формулы и более сложных веществ, но места атомов или простых ионов в них занимают группы атомов или сложные ионы.
В качестве примера рассмотрим соединение (NH₄)₂CO₃. В нем на первом месте стоит формула сложного катиона (NH₄ ), а на втором – формула сложного аниона (CO₃ 2 ).
В формуле самого сложного иона на первое место ставится символ центрального атома, то есть атома, с которым связаны остальные атомы (или группы атомов) этого иона, а в названии указывается степень окисления центрального атома.

Примеры систематических названий:
Na₂SO₄ тетраоксосульфат(VI) натрия(I),
K₂SO₃ триоксосульфат(IV) калия(II),
CaCO₃ триоксокарбонат(IV) кальция(II),
(NH₄)₃PO₄ тетраоксофосфат(V) аммония,
PH₄Cl хлорид фосфония,
Mg(OH)₂ гидроксид магния(II).

Такие названия точно отражают состав соединения, но очень громоздки. Поэтому вместо них обычно используют сокращенные (полусистематические) названия этих соединений:
Na₂SO₄ сульфат натрия,
K₂SO₃ сульфит калия,
CaCO₃ карбонат кальция,
(NH₄)₃PO₄ фосфат аммония,
Mg(OH)₂ гидроксид магния.

Систематические названия кислот составляется так, как будто кислота – соль водорода:
H₂SO₄ тетраоксосульфат(VI) водорода,
H₂CO₃ триоксокарбонат(IV) водорода,
H₂[SiF₆] гексафторосиликат(IV) водорода.(О причинах применения квадратных скобок в формуле этого соединения вы узнаете позже)
Но для наиболее известных кислот номенклатурные правила допускают применение их тривиальных названий, которые вместе с названиями соответствующих анионов приведены в таблице 27.

Таблица 27. Названия некоторых кислот и их анионов

В этой главе вы познакомились только с самыми основными правилами химической номенклатуры. С другими правилами вы будете знакомиться по мере необходимости.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Норма углекислого газа СО2. Его роль и значение в нашей повседневной жизни

Без СО2 наша жизнь невозможна. Он необходим не меньше кислорода, так как укрепляет иммунитет, помогает лучше справляться со стрессовыми нагрузками, но только в допустимых дозах. При превышении оптимальной нормы он уже оказывает крайне негативное влияние на наш организм.

Почему углекислый газ вреден для здоровья?

В малых дозах углекислый газ (или двуокись углерода) безвреден и даже полезен.

Но при большой концентрации уже негативно влияет на наше здоровье. Поэтому его и относят к особо вредным газам.

Наверняка вы не раз испытывали чувство духоты в помещении и побочные симптомы в виде усталости или сонливости. Их связывают с нехваткой кислорода, но причина тут – в избыточном количестве СО2.

В любой комнате, где есть люди, состав воздуха всегда ухудшается. Ведь во время дыхания через нашу кожу выделяются газообразные вещества. В том числе и СО2.

Интересный факт: мы дышим воздухом, содержащим 20% кислорода и 0,04% СО2. А выдыхаем воздушную смесь, в которой около 16% кислорода и 4% углекислого газа. То есть, концентрация СО2 увеличивается в сотню раз!

Понятно, что со временем углекислый газ накапливается и становится опасным. Особенно, если сидеть в комнате долгое время.

В отличие от других газообразных веществ, он тяжелее, а потому скапливается внизу комнаты. А кроме него там еще пыль, микробы, бактерии, которые ухудшают и без того плачевную картину…. Хотя от всего этого поможет избавиться обычный очиститель воздуха.

Допустимая концентрация СО2

Концентрация СО2 в воздухе рассчитывается в ppm. Например, 800 ppm означает, что его доля в общем объеме воздушной смеси составляет 0,08%.

Свежий воздух на море или за городом содержит 0,03-0,04% СО2. Это оптимальное значение. Для помещений предельно допустимым считается показатель в 0,1-0,15%. Согласно проведенных в Англии исследований, если в офисе уровень СО2 в воздухе равен 0,1% (т.е. вдвое больше по сравнению с нормой), то у работников начинает болеть голова, они чувствуют усталость, теряют концентрацию внимания. То есть, это уже высокий показатель, хоть и допустимый. В итоге падает их продуктивность, плюс люди часто вынуждены брать больничный.

Еще одни исследования доказали, что даже небольшая концентрация СО2 (всего 0,06%) может быть токсичной. Ведь уже в таком количестве он вызывает биохимические изменения в крови людей. К примеру, ацидоз, который нарушает кислотно-щелочной баланс в организме. А при длительном ацидозе проблем появляется еще больше: снижается иммунитет, появляются боли в суставах, общая слабость и, возможны, даже заболевания почек или сердечно-сосудистой системы.

Особо остро стоит проблема избыточного СО2 в фитнес-центрах и тренажерных залах. Ведь во время тренировок уровень углекислоты в крови и так сильно повышается. А если зал плохо проветривается – то высокая вероятность появления признаков гиперкапнии (от избытка СО2).

Как углекислый газ влияет на самочувствие?

При избыточном количестве СО2 возникают следующие симптомы:

• ощущение духоты;
• учащение пульса;
• увеличение утомляемости;
• проблемы с концентрацией внимания;
• падение продуктивности труда;
• обмороки;
• тошнота;
• головные боли;
• синдром хронической усталости.

Конкретные симптомы зависят от качества воздуха. А точнее – от уровня СО2, содержащегося в нем:

Как добиться оптимального уровня СО2 в помещении?

Любое помещение надо проветривать и еще раз проветривать. Это предельно простое правило, о котором знают все. Да, проветривание действительно помогает решить проблему с избыточным количеством углекислого газа. Ведь при открытых окнах он удаляется, а вместе с тем в помещение поступает чистый свежий воздух. Хотя не всегда.

Если ваш дом, квартира, офис находится в центре города или возле шумной магистрали, открывать окна — себе дороже. При этом естественная вентиляция со своей задачей вряд ли справится – особенно, если в помещении стоят герметичные стеклопакеты.

Что делать в таком случае? Организовать принудительную вентиляцию. Вариантов на современном рынке достаточно, так что выбрать есть из чего.

Бытовой рекуператор

Одним из лучших решений для создания приточно-вытяжной системы является бытовой рекуператор. Он представляет собой компактное устройство, которое монтируется в стену. Зачастую его видно даже меньше, чем внутренний блок кондиционера. Зато в отличие от климатической техники, которая просто охлаждает воздух, рекуператор лучше по всем пунктам.

Он эффективно удаляет воздух из помещения, а затем подает с улицы чистый и свежий воздушный поток. Причем делает это при закрытых окнах и дверях, так что открывать их вовсе не обязательно. Особенно актуально это зимой, когда на улице слишком холодно, чтобы проветривать помещение. Рекуператор все так же будет удалять комнатный воздух и подавать свежий, выдерживая комфортную температуру. Это не только позволит избавиться от избыточной концентрации углекислого газа, но и предотвратит потери тепла. Для его стабильной работы нужно только одно – грамотный монтаж рекуператора. Если все сделано на совесть, никаких проблем не будет. И вы сможете дышать чистым свежим воздухом в любое время суток, даже не открывая окна.

Рекуператор – штука универсальная, поэтому подходит для квартир, частных домов, офисов, школ и т.д. Разнообразие таких приборов на рынке огромное, так что подобрать подходящий по функционалу и цене вариант будет несложно.

Например, в данном случае прекрасным решением будет модель Prana Eco Life. У нее есть то, чего нет у других – датчик углекислого газа СО2. По нему вы можете отслеживать концентрацию двуокиси углерода и включать рекуператор в нужный момент.

Сероуглерод (CS2): структура, свойства, применение, риски

В сероуглерод Это соединение, образованное объединением атома углерода (C) и двух атомов серы (S). Его химическая формула — CS₂. Это бесцветная или слегка желтоватая жидкость с неприятным запахом из-за содержащихся в ней примесей (соединений серы). Когда он чистый, его запах мягкий и сладкий, похожий на хлороформ или эфир.

Он возникает естественным образом в результате воздействия солнечного света на органические молекулы, содержащиеся в морской воде. Кроме того, он образуется в болотных водах, а также извергается из вулканов вместе с другими газами.

Сероуглерод — это летучая жидкость, которая также легко воспламеняется, поэтому его следует хранить вдали от огня и искр или устройств, которые могут их произвести, даже электрических лампочек.

Он обладает способностью растворять большое количество соединений, материалов и элементов, таких как фосфор, сера, селен, смолы, лаки и т. Д. Поэтому он находит применение в качестве растворителя.

Он также является посредником в различных промышленных химических реакциях, таких как производство искусственного шелка или искусственного шелка.

С ним нужно обращаться осторожно и использовать защитные приспособления, поскольку он очень токсичен и опасен.

Состав

Сероуглерод имеет один атом углерода и два атома серы по бокам от него.

Связи между атомом углерода и атомами серы ковалентные и двойные, поэтому они очень прочные. Молекула CS₂ он имеет линейную и симметричную структуру.

Номенклатура

Свойства

Физическое состояние

От бесцветной до желтоватой жидкости.

Молекулярный вес

Точка плавления или затвердевания

Точка кипения

Точка возгорания

-30 ºC (метод закрытой чашки).

температура самовоспламенения

Плотность

Жидкость = 1,26 г / см 3 при 20 ° С.

Пар = 2,67 раза больше воздуха.

Его пары более чем в два раза тяжелее воздуха, а жидкость тяжелее воды.

Давление газа

279 мм рт. Ст. При 25 ° C.

Это высокое давление пара.

Растворимость

Очень мало растворим в воде: 2,16 г / л при 25 ° C. Растворим в хлороформе. Смешивается с этанолом, метанолом, эфиром, бензолом, хлороформом и четыреххлористым углеродом.

Химические свойства

CS₂ он легко испаряется при комнатной температуре, так как его температура кипения очень низкая, а давление пара очень высокое.

Сероуглерод очень легко воспламеняется. Его пары очень легко воспламеняются даже при нагревании от электрической лампочки. Это означает, что он очень быстро реагирует с кислородом:

Тот факт, что он имеет высокое давление пара при комнатной температуре, делает опасным находиться рядом с пламенем.

При нагревании до разложения он может легко взорваться с выделением токсичных газов оксида серы. При температуре выше 90 ° C он самовоспламеняется.

Он разлагается при длительном хранении. Агрессивно в отношении меди и ее сплавов. Он также вступает в реакцию с некоторыми пластиками, каучуками и покрытиями.

Реагирует при определенных условиях с водой с образованием карбонилсульфида OCS, диоксида углерода CO.₂ и сероводород H₂S:

Со спиртами (ROH) в щелочной среде образует ксантогенаты (RO-CS-SNa):

CS₂ + ROH + NaOH → H₂O + RO — C (= S) –SNa

Получение

Сероуглерод коммерчески получают реакцией серы с углеродом. Процесс проводят при температуре 750-900 ° С.

Вместо угля также можно использовать метан или природный газ, и даже могут использоваться этан, пропан и пропилен, и в этом случае реакция протекает при 400-700 ° C с высоким выходом.

Его также можно получить реакцией природного газа с сероводородом H₂S при очень высокой температуре.

Присутствие в природе

CS₂ это натуральный продукт, присутствующий в атмосфере в очень небольших количествах (следы). Он образуется фотохимически в поверхностных водах.

Воздействие солнечного света на определенные соединения, присутствующие в морской воде, такие как цистеин (аминокислота), приводит к образованию сероуглерода.

Он также выделяется естественным путем во время извержений вулканов и в небольших количествах обнаруживается на болотах.

Обычно мы вдыхаем его в очень небольших количествах, и он присутствует в некоторых продуктах питания. Он также содержится в сигаретном дыме.

В окружающей среде он разлагается солнечным светом. На земле он движется сквозь него. Некоторые микроорганизмы в почве разрушают его.

Приложения

В химической промышленности

Сероуглерод является важным химическим соединением, поскольку он используется для получения других химикатов. Он может действовать как промежуточный химический продукт.

Он также используется в качестве технологического растворителя, например, для растворения фосфора, серы, селена, брома, йода, жиров, смол, восков, лаков и камедей.

Это позволяет, среди прочего, производить фармацевтические продукты и гербициды.

В производстве вискозы и целлофана

С CS₂ Получают ксантаты, которые представляют собой соединения, используемые при производстве вискозы и целлофана.

Для получения искусственного шелка или искусственного шелка используется целлюлоза, которую обрабатывают щелочью и сероуглеродом CS.₂ и превращается в ксантогенат целлюлозы, растворимый в щелочи. Этот раствор вязкий и поэтому называется «вязким».

Вискоза проталкивается через очень маленькие отверстия в кислотной ванне. Здесь ксантогенат целлюлозы снова превращается в целлюлозу, которая нерастворима, и образуются длинные блестящие нити.

Нити или волокна могут быть скручены в материал, известный как вискоза.

(1) Целлюлоза + NaOH → Щелочная целлюлоза

ROH + NaOH → RONa

(2) Щелочная целлюлоза + сероуглерод → ксантогенат целлюлозы

RONa + S = C = S → RO — C (= S) –SNa

(3) Ксантогенат целлюлозы + кислота → Целлюлоза (волокна)

RO — C (= S) –SNa + кислота → ROH

Если целлюлозу осаждают путем пропускания ксантогената через узкую щель, целлюлоза регенерируется в виде тонких листов, составляющих целлофан. Он смягчается глицерином и используется в качестве защитной пленки для предметов.

При производстве тетрахлорметана

Сероуглерод реагирует с хлором Cl₂ дать четыреххлористый углерод CCl₄, который является важным негорючим растворителем.

В различных приложениях

Сероуглерод участвует в холодной вулканизации каучуков, служит промежуточным продуктом при производстве пестицидов и используется для получения катализаторов в нефтяной промышленности и при производстве бумаги.

Ксантаты, приготовленные с CS₂ Они используются при флотации полезных ископаемых.

Древнее использование

CS₂ это яд для живых организмов. Раньше его использовали для уничтожения вредителей, таких как крысы, сурки и муравьи, выливая жидкость в любое закрытое пространство, в котором эти животные жили (норы и муравейники).

При использовании для этой цели густые токсичные пары уничтожали все живые организмы, находившиеся в замкнутом пространстве.

Он также использовался как глистогонное средство для животных и для удаления личинок мясной мухи из желудка лошадей.

В сельском хозяйстве он использовался как инсектицид и нематоцид, для фумигации почвы, для фумигации питомников, зернохранилищ, силосов и зерновых мельниц. Также были опрысканы железнодорожные вагоны, корабли и баржи.

Все эти виды использования были запрещены из-за высокой воспламеняемости и токсичности CS.₂.

Риски

CS₂ он легко воспламеняется. Многие из их реакций могут вызвать пожар или взрыв. Смеси его паров с воздухом взрывоопасны. При воспламенении выделяет раздражающие или токсичные газы.

Сероуглерод нельзя сливать в канализацию, так как в трубках остается смесь CS.₂ и воздух, который может вызвать взрыв при случайном воспламенении.

Его пары самопроизвольно воспламеняются при контакте с искрами или горячими поверхностями.

Сероуглерод сильно раздражает глаза, кожу и слизистые оболочки.

При вдыхании или проглатывании он серьезно влияет на центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему, глаза, почки и печень. Он также может всасываться через кожу, вызывая повреждение.

Ссылки

1. НАС. Национальная медицинская библиотека. (2020). Сероуглерод. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Моппер, К. и Кибер, Д.Дж. (2002). Фотохимия и круговорот углерода, серы, азота и фосфора. В биогеохимии растворенных в море органических веществ. Восстановлено с sciencedirect.com.
3. Мейер, Б. (1977). Промышленное использование серы и ее соединений. Сероуглерод. В области серы, энергетики и окружающей среды. Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Поханиш, Р. (2012). C. Сероуглерод. В «Справочнике токсичных и опасных химических веществ и канцерогенов» Ситтига (шестое издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
5. Моррисон, Р. и Бойд, Р. (2002). Органическая химия. 6-е издание. Прентис-Холл.
6. Windholz, M. et al. (редакторы) (1983). Индекс Merck. Энциклопедия химикатов, лекарств и биологических препаратов. Издание десятое. Merck & CO., Inc.

Классическая древность: периоды и их характеристики

Психологическое насилие: симптомы, виды, последствия, как с ним справиться