Обережно! Чадний газ у будинку! Вуглекислий та чадний гази Вуглекислий газ горить.
Найчастіше зустрічаються процеси утворення цієї сполуки - гниття тварин і рослинних останків, горіння різних видівпалива, дихання тварин та рослин. Наприклад, одна людина за добу виділяє в атмосферу близько кілограма вуглекислого газу. Оксид та діоксид вуглецю можуть утворюватися і в неживій природі. Вуглекислий газ виділяється при вулканічній діяльності, а також може бути видобутий із мінеральних водних джерел. Вуглекислий газ знаходиться в невеликій кількості та в атмосфері Землі.
Особливості хімічної будовиданої сполуки дозволяють йому брати участь у безлічі хімічних реакцій, основою яких є діоксид вуглецю.
Формула
У поєднанні цієї речовини чотиривалентний атом вуглецю утворює лінійний зв'язок із двома молекулами кисню. Зовнішній виглядтакий молекули можна так:
Теорія гібридизації пояснює будову молекули діоксиду вуглецю так: дві існуючі сигма-зв'язки утворені між sp-орбіталями атомів вуглецю та двома 2р-орбіталями кисню; р-орбіталі вуглецю, які не беруть участь у гібридизації, пов'язані у поєднанні з аналогічними орбіталями кисню. У хімічних реакціяхвуглекислий газ записується у вигляді: CO2.
Фізичні властивості
За нормальних умов діоксид вуглецю є безбарвним газом, що не має запаху. Він важчий за повітря, тому вуглекислий газ і може поводитися, як рідина. Наприклад, його можна переливати з однієї ємності до іншої. Ця речовина трохи розчиняється у воді – в одному літрі води при 20 ⁰С розчиняється близько 0,88 л CO 2 . Невелике зниження температури кардинально змінює ситуацію - у тому ж літрі води при 17? С може розчинитися 1,7 л CO 2 . При сильному охолодженні ця речовина осідає у вигляді снігових пластівців - утворюється так званий «сухий лід». Така назва походить від того, що при нормальному тиску речовина, минаючи рідку фазу, одразу перетворюється на газ. Рідкий діоксид вуглецю утворюється при тиску трохи вище 0,6 МПа та при кімнатній температурі.
Хімічні властивості
При взаємодії із сильними окислювачами 4-діоксид вуглецю виявляє окислювальні властивості. Типова реакція цієї взаємодії:
З + СО 2 = 2СО.
Так, за допомогою вугілля діоксид вуглецю відновлюється до своєї двовалентної модифікації – чадного газу.
За нормальних умов вуглекислий газ інертний. Але деякі активні метали можуть у ньому горіти, витягуючи з'єднання кисень і вивільняючи газоподібний вуглець. Типова реакція - горіння магнію:
2Mg+CO2=2MgO+C.
У процесі реакції утворюється оксид магнію та вільний вуглець.
У хімічних сполуках 2 часто проявляє властивості типового кислотного оксиду. Наприклад, він реагує з основами та основними оксидами. Результатом реакції стають солі вугільної кислоти.
Наприклад, реакція сполуки оксиду натрію з вуглекислим газом може бути така:
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3;
2NaOH + CO2 = Na2CO3+H2O;
NaOH + CO2 = NaHCO3.
Вугільна кислота та розчин СО 2
Діоксид вуглецю у воді утворює розчин з невеликим ступенем дисоціації. Такий розчин вуглекислого газу називається вугільною кислотою. Вона безбарвна, слабо виражена і має кислуватий смак.
Запис хімічної реакції:
CO2 + H2O↔H2CO3.
Рівнавага досить сильно зсунуто вліво - лише близько 1% початкового вуглекислого газу перетворюється на вугільну кислоту. Що температура - тим менше у розчині молекул вугільної кислоти. При кипінні з'єднання вона зникає повністю, розчин розпадається на діоксид вуглецю і воду. Структурна формула вугільної кислоти представлена нижче.
Властивості вугільної кислоти
Вугільна кислота дуже слабка. У розчинах вона розпадається на іони водню Н + та сполуки НСО 3 - . У дуже невеликій кількості утворюються іони 3 - .
Вугільна кислота - двоосновна, тому солі, утворені нею, можуть бути середніми та кислими. Середні солі у російській хімічній традиції називаються карбонатами, а сильні – гідрокарбонатами.
Якісна реакція
Одним з можливих способівВиявлення газоподібного діоксиду вуглецю є зміна прозорості вапняного розчину.
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
Цей досвід відомий ще з шкільного курсухімії. На початку реакції утворюється невелика кількість білого осаду, який згодом зникає під час пропускання через воду вуглекислого газу. Зміна прозорості відбувається тому, що в процесі взаємодії нерозчинна сполука – карбонат кальцію перетворюється на розчинну речовину – гідрокарбонат кальцію. Реакція протікає таким шляхом:
CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2.
Одержання діоксиду вуглецю
Якщо необхідно отримати невелику кількість СО2, можна запустити реакцію соляної кислоти з карбонатом кальцію (мармуром). Хімічний запис цієї взаємодії виглядає так:
CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 .
Також для цієї мети використовують реакції горіння вуглецевмісних речовин, наприклад ацетилену:
СН 4 + 2О 2 → 2H 2 O + CO 2 -.
Для збирання та зберігання отриманого газоподібної речовинивикористовують апарат Кіппа.
Для потреб промисловості та сільського господарствамасштаби одержання діоксиду вуглецю мають бути більшими. Популярним методом такої масштабної реакції є випалювання вапняку, в результаті якого виходить діоксид вуглецю. Формула реакції наведена нижче:
CaCO3 = CaO+CO2.
Застосування діоксиду вуглецю
Харчова промисловість після масштабного одержання «сухого льоду» перейшла на принципово новий методзберігання продуктів. Він незамінний при виробництві газованих напоїв та мінеральної води. Зміст 2 в напоях надає їм свіжість і помітно збільшує термін зберігання. А карбідизація мінеральних вод дозволяє уникнути затхлості та неприємного смаку.
У кулінарії часто використовують метод погашення лимонної кислоти оцтом. Вуглекислий газ, що при цьому виділяється, надає пишність і легкість кондитерським виробам.
Дане з'єднання часто використовується як харчової добавки, що підвищує термін зберігання харчових продуктів. Згідно з міжнародними нормами класифікації хімічних добавок вмісту в продуктах, проходить під кодом Е 290,
Порошкоподібний вуглекислий газ - одна з найпопулярніших речовин, що входять до складу пожежогасних сумішей. Ця речовина зустрічається і в піні вогнегасників.
Транспортувати та зберігати вуглекислий газ найкраще в металевих балонах. При температурі більше 31⁰С тиск у балоні може досягти критичного і рідкий 2 перейде в надкритичний стан з різким підйомом робочого тиску до 7,35 МПа. Металевий балон витримує внутрішній тиск до 22 МПа, тому діапазон тиску при температурах понад тридцять градусів визнається безпечним.
1.6. ПРОДУКТИ ГОРІННЯ
Продукти горіння – це газоподібні, рідкі чи тверді речовини, що утворюються у процесі горіння. Склад продуктів згоряння залежить від складу палаючої речовини та умов його горіння. Органічні та неорганічні горючі речовини складаються, головним чином, з вуглецю, кисню, водню, сірки, фосфору та азоту. З них вуглець, водень, сірка та фосфор здатні окислюватися при температурі горіння та утворювати продукти горіння: СО, CO 2 , SO 2 , P 2 O 5 . Азот при температурі горіння не окислюється та виділяється у вільному стані, а кисень витрачається на окислення горючих елементів речовини. Всі зазначені продукти згоряння (за винятком окису вуглецю) горіти надалі більше не здатні. Вони утворюються при повному згорянні, тобто при горінні, яке протікає за доступу достатньої кількості повітря і за високої температури.
При неповному згорянні органічних речовин в умовах низьких температур та нестачі повітря утворюються різноманітні продукти – окис вуглецю, спирти, кетони, альдегіди, кислоти та інші складні хімічні сполуки. Вони виходять при частковому окисленні як пального, так і продуктів його сухої перегонки (піролізу). Ці продукти утворюють їдкий та отруйний дим. Крім того, продукти неповного горіння самі здатні горіти та утворювати з повітрям вибухові суміші. Такі вибухи бувають при гасінні пожеж у підвалах, сушарках та у закритих приміщеннях з великою кількістю пального матеріалу. Розглянемо коротко властивості основних продуктів горіння.
Вуглекислий газ
Вуглекислий газ чи двоокис вуглецю (СО 2) – продукт повного горіння вуглецю. Не має запаху та кольору. Щільність його до повітря = 1.52. Щільність вуглекислого газу за температури Т= 0 0 С та при нормальному тиску р= 760 мм ртутного стовпа (мм Hg ) дорівнює 1.96 кг/м 3 (щільність повітря за цих самих умов дорівнює ρ = 1.29 кг/м 3). Вуглекислий газ добре розчинний у воді (при Т= 15 0 З одному літрі води розчиняється один літр газу). Вуглекислий газ не підтримує горіння речовин, за винятком лужних та лужноземельних металів. Горіння магнію, наприклад, відбувається в атмосфері вуглекислого газу за рівнянням:
CO 2 +2 Mg = C + 2 MgO .
Токсичність вуглекислого газу незначна. Концентрація вуглекислого газу повітря 1.5% нешкідлива в людини тривалий час. При концентрації вуглекислого газу в повітрі, що перевищує 3-4.5%, перебування в приміщенні та вдихання газу протягом півгодини небезпечне для життя. При температурі Т= 0 0 С та тиск р= 3,6 МПа вуглекислий газ перетворюється на рідкий стан. Температура кипіння рідкої вуглекислоти становить Т= -78 0 С. При швидкому випаровуванні рідкої вуглекислоти газ охолоджується і переходить у твердий стан. Як у рідкому, так і твердому стані, краплі та порошки вуглекислоти застосовуються для гасіння пожеж.
Оксид вуглецю
Оксид вуглецю або чадний газ (СО) – продукт неповного згоряння вуглецю. Цей газ не має запаху та кольору, тому особливо небезпечний. Відносна густина = 0.97. Щільність чадного газу при Т= 0 0 С р= 760 мм Hg складає 1.25 кг/м 3 . Цей газ легший за повітря і накопичується у верхній частині приміщення при пожежах. У воді оксид вуглецю майже розчиняється. Здатний горіти і з повітрям утворює вибухові суміші. Чадний газ при горінні дає полум'я синього кольору. Чадний газ є дуже токсичним. Вдихання повітря з концентрацією чадного газу 0,4% смертельно для людини. Стандартні протигази від чадного газу не захищають, тому при пожежах використовуються спеціальні фільтри або кисневі ізолюючі прилади.
Сірчистий газ
Сірчистий газ (SO 2 ) – продукт горіння сірки та сірчистих сполук. Безбарвний газіз характерним різким запахом. Відносна густина сірчистого газу = 2.25. Щільність цього газу при Т= 0 0 С р= 760 мм Hg становить 2.9 кг/м 3 , тобто він набагато важчий за повітря. Сірчистий газ добре розчиняється у воді, наприклад, при температурі Т= 0 0 С в одному літрі води розчиняється вісімдесят літрів SO 2 , а при Т= 20 0 С – сорок літрів. Сірчистий газ не підтримує горіння. Діє дратівливим чином слизові оболонки дихальних шляхів, унаслідок чого є дуже токсичним.
Дим
При горінні багатьох речовин, крім розглянутих вище продуктів згоряння виділяється дим – дисперсна система, що складається з найдрібніших твердих частинок, що у зваженому стані у якомусь газі. Діаметр частинок диму становить 10 -4 -10 -6 см (від 1 до 0,01 мкм). Зазначимо, що 1 мкм (мікрон) дорівнює 10-6 м або 10-4 див. Більші тверді частинки, що утворюються при горінні, швидко осідають у вигляді кіптяви та сажі. При горінні органічних речовиндим містить тверді частинки сажі, зважені в CO 2 , CO , N 2 , SO 2 та інших газах. Залежно від складу та умов горіння речовини виходять різні за складом та за кольором дими. При горінні дерева, наприклад, утворюється сірувато-чорний дим, тканини – бурий дим, нафтопродуктів – чорний дим, фосфору – білий дим, папери, соломи – білувато-жовтий дим.
, двоокис вуглецю , властивості діоксиду вуглецю , одержання діоксиду вуглецю
Він непридатний підтримки життя. Однак саме їм «живляться» рослини, перетворюючи їх на органічні речовини. До того ж, він є своєрідним «ковдрою» Землі. Якщо цей газ раптом зникне з атмосфери, на Землі стане прохолодніше, а дощі практично зникнуть.
«Ковдра Землі»
(двоокис вуглецю, діоксид вуглецю, CO 2) формується при з'єднанні двох елементів: вуглецю та кисню. Він утворюється в процесі спалювання вугілля або вуглеводневих сполук, при ферментації рідин, а також як продукт дихання людей та тварин. У невеликих кількостях він міститься й у атмосфері, звідки він асимілюється рослинами, які, своєю чергою, виробляють кисень.
Вуглекислий газ безбарвний і важчий за повітря. Замерзає при температурі -78.5 ° C з утворенням снігу, що складається з двоокису вуглецю. У вигляді водного розчину він утворює вугільну кислоту, проте вона не має достатньої стабільності для того, щоб її можна було легко ізолювати.
Вуглекислий газ - це "ковдра" Землі. Він легко пропускає ультрафіолетові промені, які обігрівають нашу планету, і відображає інфрачервоні, що випромінюються з її поверхні в космічний простір. І якщо раптом вуглекислий газ зникне з атмосфери, то це насамперед позначиться на кліматі. На Землі стане набагато прохолодніше, дощі будуть дуже рідко. До чого це врешті-решт призведе, здогадатися неважко.
Щоправда, така катастрофа нам поки що не загрожує. Швидше навіть навпаки. Спалювання органічних речовин: нафти, вугілля, природного газу, Деревини - поступово збільшує вміст вуглекислого газу в атмосфері. Отже, згодом слід очікувати значного потепління та зволоження земного клімату. До речі, старожили вважають, що вже зараз помітно тепліше, ніж було за часів їхньої молодості.
Двоокис вуглецю випускається рідка низькотемпературна, рідка високого тиску і газоподібна. Її одержують із відкидних газів виробництв аміаку, спиртів, а також на базі спеціального спалювання палива та інших виробництв. Газоподібний двоокис вуглецю - газ без кольору та запаху при температурі 20°З тиску 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), щільність - 1,839 кг/м 3 . Рідкий двоокис вуглецю - просто безбарвна рідинабез запаху.
Нетоксичний і невибухонебезпечний. При концентраціях більше 5% (92 г/м 3 ) двоокис вуглецю надає шкідливий вплив на здоров'я людини — вона важча за повітря і може накопичуватися в приміщеннях, що слабо провітрюються, у підлоги. При цьому знижується об'ємна частка кисню в повітрі, що може спричинити явище кисневої недостатності та ядухи.
Одержання двоокису вуглецю
У промисловості вуглекислий газ отримують з пічних газів, з продуктів розкладання природних карбонатів(вапняк, доломіт). Суміш газів промивають розчином карбонату калію, який поглинає вуглекислий газ, переходячи до гідрокарбонату. Розчин гідрокарбонату під час нагрівання розкладається, вивільняючи вуглекислоту. При промислове виробництвогаз закачується у балони.
У лабораторних умовах невеликі кількості одержують взаємодією карбонатів та гідрокарбонатів з кислотаминаприклад мармуру з соляною кислотою.
«Сухий лід» та інші корисні властивості діоксиду вуглецю
У повсякденній практиці вуглекислий газ використовується досить широко. Наприклад, газована водаз добавками ароматних есенцій – чудовий освіжаючий напій. У харчової промисловостідіоксид вуглецю використовується і як консервант - він позначається на упаковці під кодом Е290, а також як розпушувач тесту.
Вуглекислотними вогнегасникамикористуються під час пожеж. Біохіміки знайшли, що удобрення... повітря вуглекислим газомдуже ефективний засіб збільшення врожайності різних культур. Мабуть, таке добриво має єдину, але істотну ваду: застосовувати його можна тільки в оранжереях. На заводах, що виробляють діоксид вуглецю, скраплений газ розфасовують у сталеві балони та відправляють споживачам. Якщо відкрити вентиль, то з отвору із шипінням виривається... сніг. Що за диво?
Все просто пояснюється. Робота, витрачена на стиск газу, виявляється значно меншою за ту, яка потрібна на його розширення. І щоб якось компенсувати дефіцит, що виникає, вуглекислий газ різко охолоджується, перетворюючись на "сухий лід". Він широко використовується для збереження харчових продуктів і перед звичайним льодоммає значні переваги: по-перше, «холодопродуктивність» його вдвічі вища на одиницю ваги; по-друге, він випаровується без залишку.
Вуглекислий газ використовується як активне середовище при зварюванню дротом, Так як при температурі дуги вуглекислота розкладається на чадний газ СО і кисень, який, у свою чергу, і входить у взаємодію з рідким металом, окислюючи його.
Вуглекислота в балончиках застосовується в пневматичній зброїі як джерела енергії для двигунівв авіамоделюванні.
Чадний газ (CO) – це безбарвний, дуже легкий газ (легше за повітря), що не має запаху. А ось «запах чадного газу» відчувається через домішки органічних елементів у паливі. Чадний газ будинку з'являється щоразу при спалюванні дров. Основна причина виникнення чадного газу - недостатня кількість кисню в області горіння.
Виникнення чаду
Чадний газ будинку виникає при горінні вуглецю через нестачу кисню. Згоряння в печах палива відбувається у кілька етапів:
- Спочатку вуглець згоряє, виділяючи вуглекислий газ CO2;
- Потім вуглекислий газ контактує з розпеченими залишками коксу чи вугілля, створюючи чадний газ;
- Потім, чадний газ згорає ( синє полум'я) з появою вуглекислого газу, що виходить через димар.
Без тяги в печі (димохід забитий, немає для горіння припливного повітря, заслінка закрита передчасно), вугілля продовжує тліти без слабкої подачі кисню, тому чадний газ не згоряє і може розсіятися по приміщенню, що опалює, надаючи токсичний ефект на організм і отруєння (чад).
Фактори отруєння чадом
Угарний отруйний газ не має запаху і кольору, що робить його дуже небезпечним. Причинами отруєння чадом можуть стати:
- Несправна робота печі-каміна та димаря (забитий димар, тріщини в печі).
- Порушення (закриття пічної заслінки невчасно, погана тяга, недостатній доступ до паливника свіжого повітря).
- Присутність людини у вогнищі пожежі.
- Технічне обслуговування авто в приміщенні з низькою вентиляцією.
- Застосування неякісного повітря в апаратах для дихання та аквалангах.
- Сон в автомобілі з увімкненим двигуном.
- Застосування гриля з низькою вентиляцією.
Сигнали та ознаки отруєння
При малій концентрації газу можуть утворитися перші ознаки токсичного впливу та отруєння: сльозотеча, запаморочення та біль, нудота та слабкість, сплутаність свідомості, сухий кашель, бувають слухові та зорові галюцинації. Відчувши симптоми отруєння, потрібно якнайшвидше вийти на свіже повітря.
При великому проміжку часу перебування в приміщенні з низькою щільністю чадного газу виникають симптоми отруєння: тахікардія, порушення дихання, порушення координації, сонливість, зорові галюцинації, посиніння шкіри обличчя та слизових оболонок, блювання, втрата свідомості можуть бути судоми.
При підвищеній концентрації відбувається втрата свідомості та коматоз із судомою. Без першої медичної допомоги постраждалий може померти від отруєння чадом.
Вплив чадного газу в будинку на людський організм
Чадний газ заходить через легені, контактує в крові з гемоглобіном і перешкоджає передачі кисню органам та тканинам. Від кисневого голодування порушується нервова система та робота головного мозку. Чим вищий концентрат чадного газу і більше період перебування в кімнаті, тим сильніше отруєння і більша ймовірність смерті.
Після отруєння потрібне медичне спостереження протягом кількох днів, оскільки часто спостерігаються ускладнення. Постраждалих із тяжким отруєнням потрібно госпіталізувати. Проблеми з нервовою системоюта легкими можливі навіть через тижні після події. Цікаво, але на жінок чадний газ впливає менше, ніж на чоловіків.
Датчик чадного газу для дому
Отруєння або чад можна запобігти, використовуючи автономний сигналізатор чадного газу або датчик. Якщо обсяг чадного газу в житловому чи технічному приміщенні перейде допустимий рівень, датчик просигналізує попереджаючи про загрозу. Сигналізатори виявлення чадного газу – це такі електрохімічні датчики, розроблені для безперервного контролю рівня вмісту CO у приміщенні та реагують світловими та звуковими сигналами на високий рівеньконцентрації у повітрі чадного газу.
Коли вирішите купити сигналізатор чадного газу для дому, зверніть увагу на особливості (при зовнішній схожості) приладів: датчик відкритого вогню і сигналізатор диму, датчик чадних газів і вуглекислого газу реагує на різні елементи в повітрі кімнати. Датчики чадного газу для будинку встановлюють на висоті півтора метра від підлоги (деякі рекомендують ставити від стелі на 15-20 см). Апарат виявлення вуглекислого газу ставиться біля панелі приладів або на рівні підлоги (вуглекислий газ набагато важчий за повітря), а димовий датчик повинен бути на стелі.
У багатьох країнах застосування перелічених вище датчиків — обов'язкова умова, передбачена законодавством для забезпечення безпеки і здоров'я населення. У Європі – обов'язковий лише димовий датчик. У нас встановлення датчика чадного газу поки що — справа добровільна. Такі датчики загалом недорогий прилад, тому краще не ризикувати своїм життям та купити сигналізатор чадного газу для дому.
Як не отруїться чадним газом у будинку
Дотримуючись правил безпеки, отруєння чадом можна запобігти:
— Не використовуйте прилади, що палюють паливо, без достатніх навичок, знань та інструментів.
- Не паліть деревне вугілля в кімнаті з поганою вентиляцією.
— Переконайтеся у справній роботі печі, витяжній та припливній вентиляції та димарі.
— На димових каналах дров'яних печей слід передбачити монтаж послідовно 2 щільних засувок, а на каналах печей, що функціонують на вугіллі або торфі, лише однієї засувки з отвором 15 мм.
— Не залишайте в гаражі автомобіль із працюючим двигуном.
Датчики, що сигналізують про збільшення концентрації чадного газу, можуть додатково захистити від отруєння, але вони не повинні замінювати інші профілактичні роботи.
Чадний газ при пічному опаленні
Камін або піч із закритою засувкою та залишками недогорілого палива - джерело чадного газу та невидимий отруйник. Припускаючи, що паливо повністю згоріло, власники печей закривають заслінку димоходу для збереження тепла. Тліючі вуглини при нестачі повітря створюють чадний газ, що проникає в приміщення через негерметичні зони пічної системи.
Також і в димарі, при слабкій тязі і без подачі повітря виникає хімічний недопал палива, і в результаті - виникнення та накопичення чадного газу вдома.