Főmenü megnyitása

Wikipédia β

Szén-dioxid

gáz halmazállapotú vegyület, a szén egyik oxidja

A szén-dioxid (CO2, régi magyar nevén szénéleg) légköri nyomáson légnemű, gáz halmazállapotú vegyület, a szén egyik oxidja. A tiszta levegő mintegy 0,040% (térfogatszázalék) szén-dioxidot tartalmaz. (Korrigált 2016-os átlag: 404 ppm)[2] Ez a mennyiség az elmúlt évtizedekben jelentősen növekedett (100 éve még kb. 280 ppm volt). A szén-dioxid üvegházhatású gáz, amely a kutatók 97%-a szerint hozzájárul a globális felmelegedéshez. A jelenlegi globális felmelegedés 80%-ért az emberi szén-dioxid-kibocsátás okolható. A klímakutatók többsége szerint a 450 ppm-es légköri szén-dioxid-koncentráció már visszafordíthatatlan következményekkel járna az éghajlatváltozás szempontjából,[3] a földtörténetben azonban előfordult már 1800 ppm-es légköri koncentráció, mégsem lett belőle kataklizma.

Szén-dioxid
Carbon-dioxide-2D-dimensions.svg
2 dimenziós
szerkezet
Carbon-dioxide-3D-vdW.png
3 dimenziós
szerkezet
IUPAC-név Carbon dioxide
Más nevek Szénsav (vízben oldott)
Szárazjég (szilárd)
Kémiai azonosítók
CAS-szám 124-38-9
EINECS-szám 2046-96-9
RTECS szám FF6400000
ATC kód V03AN02
Gyógyszer szabadnév carbon dioxide
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet CO2
Moláris tömeg 44,01 g/mol
Megjelenés Színtelen,
szagtalan gáz
Sűrűség 1,98 kg/m³, gáz (273 K)
1600 kg/m³, szilárd
Olvadáspont −78 °C (195 K), szublimál
Forráspont −57 °C (216 K), nyomás alatt
Oldhatóság (vízben) 0,145 g/100 ml (25 °C)
Savasság (pKa) 6,35 és 10,33
Viszkozitás 0,07 cP −78 °C-on
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet kvarcszerű
Dipólusmomentum nulla
Veszélyek
EU osztályozás nincsenek veszélyességi szimbólumok[1]
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
0
0
 
R mondatok nincs[1]
S mondatok S9, S23, S36[1]
Lobbanáspont nem gyúlékony
Rokon vegyületek
Rokon vegyületek Szén-monoxid
Szénsav
Szén-diszulfid
Az infoboxban SI mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standard állapotra (25°C, 100 kPa) vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A légkörbe számos forrásból kerülhet; szén és széntartalmú anyagok égése, állatok, növények és mikroorganizmusok légzése során keletkezik. Jelentős mennyiségű szén-dioxid kerül a levegőbe a vulkanizmus során és a tengerek kötött szén-dioxidjából is.

A szén-dioxid −78,5 °C-on fagy meg (kondenzál), szilárd halmazállapotának neve szárazjég. A szárazjeget a hűtőipar is felhasználja, de látványosságként is alkalmazzák, ahogy felmelegedve a folyékony halmazállapot kihagyásával gőzzé válik, azaz szublimál.

Tartalomjegyzék

Kémiai és fizikai tulajdonságokSzerkesztés

 
Szén-dioxid nyomás-hőmérséklet fázisdiagram. 1 szilárd, 2. folyékony, 3 légnemű (gáz és gőz), 4 szuperkritikus, A hármaspont, B  kritikus pont
 
Szárazjég

Színtelen, kis koncentrációban szagtalan, a levegőnél nagyobb sűrűségű. Ha a belélegzett levegő a normál koncentráció többszörösét (néhány %-ot) tartalmazza szén-dioxidból, akkor azt enyhén savanykásnak érezzük, ez a koncentráció azonban már veszélyes, mert fulladást okozhat.

A tiszta szén-dioxid nem éghető, az égést nem táplálja, ezt a tulajdonságát használják ki a tűzoltó-készülékeknél, és a gyertyalángos próbánál a pincék ellenőrzésénél: ha a gyertya kialszik, akkor a szén-dioxid veszélyes mennyiségben van jelen a helyiségben. Reakciókban kevésbé vesz részt. Vízben kismértékben oldódik (0,145 g/100 ml), a vízzel gyengén savas szénsavat képez.

A légnemű halmazállapotú vegyület normál légköri nyomás (1 bar) alatt ‒78,5 °C-on fagy meg, a folyékony halmazállapot kihagyásával. 5,1 barnál nagyobb nyomáson előállítható viszont folyékony szén-dioxid is. A gázpalackokban is ilyen állapotban tárolják. A szén-dioxid szilárd halmazállapotát szárazjégnek nevezzük. A sűrűsége standard hőmérsékleten és nyomáson körülbelül 1,98 kg/m³, másfélszer akkora, mint a Föld légköréé. A szén-dioxid molekula (O=C=O) két kettős kovalens kötést tartalmaz és egyenes az alakja. Hiába alkotják eltérő elemek, a szimmetrikus szerkezet okán apoláris. A molekulának alapállapotban nincs elektromos dipólusmomentuma, azonban különböző határszerkezeteknél lehetséges, hiszen a különböző vibrációk[4] során alakja megváltozik - ennek okán soroljuk az üvegházhatárú gázok közé. Nem reaktív és nem gyúlékony.

Felhasználása, gyártásaSzerkesztés

Jelen van az üdítőkben, szénsavas italok alkotórészeként, tűzoltó palackokban, hegesztésnél aktív védőgázként. Az ipari célokra használt szén-dioxid palackok ISO szabvány szerinti színe szürke.[5]

A koffeint a zöld, nedves kávébabból szuperkritikus extrakcióval vonják ki, amihez oldószernek folyékony szén-dioxidot használnak.[6]

Szilárd formában (szárazjég) mint hűtőanyag, ott, ahol gyors mélyhűtésre van szükség, vagy nem áll rendelkezésre hűtőgép.

A szén-dioxidot nagyobb mennyiségben bányásszák (Magyarországon például 1982-ig a Kisalföldön, Mihályi mellett később), illetve kőolaj- és földgázkutakból tör fel mint melléktermék. Az így kapott gázt tisztítják, majd nagy nyomáson cseppfolyósítják, és ebben a formában tárolják, szállítják. A cseppfolyós szén-dioxid hirtelen nyomáscsökkenésekor történő gyors párolgás (párolgáshő) annyira lehűti az anyagot, hogy az megfagy, és szárazjég keletkezik.

Az élelmiszeriparban szívesen használják a tankerjesztésű pezsgők erjedése során keletkező szén-dioxidot, ugyanis a pezsgő természetes habzásához kevesebb is elég, mint amennyi abban keletkezik. A felesleget üdítőkhöz, sörgyártásnál használják fel.

A VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben Carbonei dioxidum néven hivatalos.

A biogáz egyik jelentős alkotórésze.

A szén körforgásaSzerkesztés

A földköpeny széntartalma szén-dioxid formájában kerül a légkörbe; döntően a vulkáni, illetve utóvulkáni működés eredményeként.

A növények képesek a levegő szén-dioxidját megkötni, az abból kivont szenet a szervezetükbe beépíteni: ez a folyamat az asszimiláció. A fa égésekor a nagy füstöt nem a szén-dioxid okozza, hanem a sok elpárolgó víz és a nitrogén-oxidok. A legkülönfélébb élőhelyek szén-dioxid-mérlege gyakorlatilag 0: az elpusztuló növények és állatok szerves vegyületeit a mikroorganizmusok lebontják, és a soklépcsős folyamat eredményeként felszabaduló szén-dioxid visszajut a levegőbe. A földtörténetben a bioszféra széntartalma folyamatosan temetődik el. Egy része fosszilis tüzelőanyaggá alakul, legnagyobb része azonban a mészvázú tengeri állatok révén betemetődik és karbonátos kőzetekké alakul. Minden mai mészkő és dolomit előfordulás valamikor légköri széndioxid volt, valamint jelentős mennyiségű karbonáttartalmú ásvány is ismert. A legtöbb szén-dioxidot tehát nem az eltemetett szerves anyag vonja ki a légkörből, hanem a mészvázú állatok: ezek mészváza ugyanis (a tengerekben a karbonátkompenzációs szint felett) eltemetődve mészkővé alakul, azaz mineralizálódik. A széndioxid globális forgalmába az ember nemcsak a fosszilis tüzelőanyagok elégetésével avatkozik be, hanem meglehetősen sok szén kivonásával is, amikor a különféle szerves anyagokból növekvő mennyiségben tartós használati tárgyakat (bánya- és talp- és épületfákat, bútorokat, könyveket stb.) készít. Ezek jelentős része a használat után sem kerül vissza a biológiai körforgásba, hanem hulladéklerakókban eltemetjük őket – ezekben idővel, lassan majd mineralizálódnak.

A földtörténeti ókorban zömmel a páfrányok maradványaiból alakultak ki a nagy kalóriatartalmú, a szénbányászatban jelentős feketekőszén-telepek, majd zömmel a földtörténeti újkorban a kevésbé szénült, kisebb kalóriatartalmú barnakőszén-telepek.

Több-kevesebb szén található a kőolaj- és földgázszármazékokban, a legjobb (legkörnyezetbarátabb) arány a metánban (CH4) van: C:H=1:4. Ennél sokkal rosszabb az arány a hosszabb szénláncokban: a cetán (C16H34) esetében már csak C:H=1:2,125. Ezzel tehát jelentősen csökkenthető a CO2-kibocsátás, de már az is jelentős, ha PB gáz (propán (C3H8), bután (C4H10)) helyett metánt (földgáz) használunk.

ÜvegházhatásSzerkesztés

Lásd itt: üvegházhatás.

JegyzetekSzerkesztés

  1. ^ a b c A szén-dioxid (BGIA GESTIS) (németül)
  2. Mauna Loa CO2 éves átlagadatok az NOAA-tól.
  3. A Guardian cikke
  4. http://www.chemtube3d.com/vibrationsCO2.htm
  5. Ipari felhasználású gázok színjelölése
  6. McHugh, M., Krukonis, V.: Supercritical Fluid Extraction, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Boston, (1994)

ForrásokSzerkesztés