कार्बन डाइऑक्साइड प्लास्टिक है या नहीं. CO2 उत्पादन

इस यौगिक के निर्माण की सबसे आम प्रक्रियाएँ जानवरों और पौधों के अवशेषों का सड़ना, विभिन्न प्रकार के ईंधन का दहन और जानवरों और पौधों की श्वसन हैं। उदाहरण के लिए, एक व्यक्ति प्रतिदिन लगभग एक किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल में उत्सर्जित करता है। कार्बन मोनोऑक्साइड और डाइऑक्साइड निर्जीव प्रकृति में भी बन सकते हैं। ज्वालामुखीय गतिविधि के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है और इसे खनिज जल स्रोतों से भी उत्पादित किया जा सकता है। पृथ्वी के वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड कम मात्रा में पाया जाता है।

इस यौगिक की रासायनिक संरचना की ख़ासियतें इसे कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेने की अनुमति देती हैं, जिसका आधार कार्बन डाइऑक्साइड है।

FORMULA

इस पदार्थ के यौगिक में, टेट्रावेलेंट कार्बन परमाणु दो ऑक्सीजन अणुओं के साथ एक रैखिक बंधन बनाता है। ऐसे अणु की उपस्थिति को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

संकरण सिद्धांत कार्बन डाइऑक्साइड अणु की संरचना को इस प्रकार समझाता है: दो मौजूदा सिग्मा बंधन कार्बन परमाणुओं के एसपी ऑर्बिटल्स और ऑक्सीजन के दो 2पी ऑर्बिटल्स के बीच बनते हैं; कार्बन के पी-ऑर्बिटल्स, जो संकरण में भाग नहीं लेते हैं, ऑक्सीजन के समान ऑर्बिटल्स के साथ मिलकर जुड़े होते हैं। रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, कार्बन डाइऑक्साइड को इस प्रकार लिखा जाता है: CO2।

भौतिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन डाइऑक्साइड एक रंगहीन, गंधहीन गैस है। यह हवा से भारी है, यही कारण है कि कार्बन डाइऑक्साइड तरल की तरह व्यवहार कर सकता है। उदाहरण के लिए, इसे एक कंटेनर से दूसरे कंटेनर में डाला जा सकता है। यह पदार्थ पानी में थोड़ा घुलनशील है - 20 ⁰C पर एक लीटर पानी में लगभग 0.88 लीटर CO2 घुल जाता है। तापमान में थोड़ी सी कमी से स्थिति मौलिक रूप से बदल जाती है - 1.7 लीटर CO2 17⁰C पर एक ही लीटर पानी में घुल सकता है। तीव्र शीतलन के साथ, यह पदार्थ बर्फ के टुकड़ों के रूप में अवक्षेपित हो जाता है - तथाकथित "सूखी बर्फ" बनती है। यह नाम इस तथ्य से आता है कि सामान्य दबाव में पदार्थ, तरल चरण को दरकिनार करते हुए, तुरंत गैस में बदल जाता है। तरल कार्बन डाइऑक्साइड 0.6 एमपीए से ठीक ऊपर के दबाव और कमरे के तापमान पर बनता है।

रासायनिक गुण

मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ बातचीत करते समय, 4-कार्बन डाइऑक्साइड ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करता है। इस अंतःक्रिया की विशिष्ट प्रतिक्रिया है:

सी + सीओ 2 = 2सीओ.

इस प्रकार, कोयले की मदद से, कार्बन डाइऑक्साइड को उसके द्विसंयोजक संशोधन - कार्बन मोनोऑक्साइड में कम कर दिया जाता है।

सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन डाइऑक्साइड निष्क्रिय है। लेकिन कुछ सक्रिय धातुएँ इसमें जल सकती हैं, यौगिक से ऑक्सीजन निकाल सकती हैं और कार्बन गैस छोड़ सकती हैं। एक विशिष्ट प्रतिक्रिया मैग्नीशियम का दहन है:

2एमजी + सीओ 2 = 2एमजीओ + सी.

प्रतिक्रिया के दौरान, मैग्नीशियम ऑक्साइड और मुक्त कार्बन बनते हैं।

रासायनिक यौगिकों में, CO2 अक्सर एक विशिष्ट एसिड ऑक्साइड के गुण प्रदर्शित करता है। उदाहरण के लिए, यह क्षार और क्षारीय ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है। प्रतिक्रिया का परिणाम कार्बोनिक एसिड लवण है।

उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड के साथ सोडियम ऑक्साइड के एक यौगिक की प्रतिक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

ना 2 ओ + सीओ 2 = ना 2 सीओ 3;

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O;

NaOH + CO 2 = NaHCO 3.

कार्बोनिक एसिड और सीओ 2 समाधान

पानी में कार्बन डाइऑक्साइड थोड़ी मात्रा में पृथक्करण के साथ एक घोल बनाता है। कार्बन डाइऑक्साइड के इस घोल को कार्बोनिक एसिड कहा जाता है। यह रंगहीन, कमजोर रूप से व्यक्त और खट्टा स्वाद वाला होता है।

रासायनिक प्रतिक्रिया रिकॉर्ड करना:

सीओ 2 + एच 2 ओ ↔ एच 2 सीओ 3।

संतुलन बाईं ओर काफी मजबूती से स्थानांतरित हो गया है - प्रारंभिक कार्बन डाइऑक्साइड का केवल 1% कार्बोनिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है। तापमान जितना अधिक होगा, घोल में कार्बोनिक एसिड के अणु उतने ही कम होंगे। जब यौगिक उबलता है, तो यह पूरी तरह से गायब हो जाता है, और समाधान कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में विघटित हो जाता है। कार्बोनिक एसिड का संरचनात्मक सूत्र नीचे प्रस्तुत किया गया है।

कार्बोनिक एसिड के गुण

कार्बोनिक एसिड बहुत कमजोर होता है। समाधानों में, यह हाइड्रोजन आयनों H+ और यौगिकों HCO3- में टूट जाता है। CO 3 - आयन बहुत कम मात्रा में बनते हैं।

कार्बोनिक एसिड द्विक्षारीय होता है, इसलिए इससे बनने वाले लवण मध्यम और अम्लीय हो सकते हैं। रूसी रासायनिक परंपरा में, मध्यम नमक को कार्बोनेट कहा जाता है, और मजबूत नमक को बाइकार्बोनेट कहा जाता है।

गुणात्मक प्रतिक्रिया

कार्बन डाइऑक्साइड गैस का पता लगाने का एक संभावित तरीका चूने के मोर्टार की स्पष्टता को बदलना है।

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

यह अनुभव एक स्कूल रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम से ज्ञात होता है। प्रतिक्रिया की शुरुआत में, थोड़ी मात्रा में सफेद अवक्षेप बनता है, जो बाद में कार्बन डाइऑक्साइड को पानी में प्रवाहित करने पर गायब हो जाता है। पारदर्शिता में परिवर्तन इसलिए होता है क्योंकि अंतःक्रिया प्रक्रिया के दौरान, एक अघुलनशील यौगिक - कैल्शियम कार्बोनेट - एक घुलनशील पदार्थ - कैल्शियम बाइकार्बोनेट में परिवर्तित हो जाता है। प्रतिक्रिया इस पथ पर आगे बढ़ती है:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.

कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन

यदि आपको थोड़ी मात्रा में CO2 प्राप्त करने की आवश्यकता है, तो आप कैल्शियम कार्बोनेट (संगमरमर) के साथ हाइड्रोक्लोरिक एसिड की प्रतिक्रिया शुरू कर सकते हैं। इस इंटरैक्शन के लिए रासायनिक संकेतन इस तरह दिखता है:

CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2।

इसके अलावा, इस उद्देश्य के लिए, कार्बन युक्त पदार्थों की दहन प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए एसिटिलीन:

सीएच 4 + 2ओ 2 → 2एच 2 ओ + सीओ 2 -।

परिणामी गैसीय पदार्थ को एकत्र करने और संग्रहीत करने के लिए किप उपकरण का उपयोग किया जाता है।

उद्योग और कृषि की जरूरतों के लिए कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन का पैमाना बड़ा होना चाहिए। इस बड़े पैमाने की प्रतिक्रिया के लिए एक लोकप्रिय तरीका चूना पत्थर को जलाना है, जो कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है। प्रतिक्रिया सूत्र नीचे दिया गया है:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

कार्बन डाइऑक्साइड के अनुप्रयोग

खाद्य उद्योग, "सूखी बर्फ" के बड़े पैमाने पर उत्पादन के बाद, भोजन भंडारण की एक मौलिक नई विधि में बदल गया। यह कार्बोनेटेड पेय और खनिज पानी के उत्पादन में अपरिहार्य है। पेय पदार्थों में CO2 की मात्रा उन्हें ताजगी देती है और उनकी शेल्फ लाइफ को काफी बढ़ा देती है। और मिनरल वाटर का कार्बिडाइजेशन आपको बासीपन और अप्रिय स्वाद से बचने की अनुमति देता है।

खाना पकाने में अक्सर सिरके से साइट्रिक एसिड को बुझाने की विधि का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड कन्फेक्शनरी उत्पादों को फूलापन और हल्कापन प्रदान करती है।

खाद्य उत्पादों की शेल्फ लाइफ बढ़ाने के लिए इस यौगिक का उपयोग अक्सर खाद्य योज्य के रूप में किया जाता है। उत्पादों में निहित रासायनिक योजकों के वर्गीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानकों के अनुसार, इसे E 290 कोडित किया गया है,

पाउडर कार्बन डाइऑक्साइड आग बुझाने वाले मिश्रण में शामिल सबसे लोकप्रिय पदार्थों में से एक है। यह पदार्थ अग्निशामक फोम में भी पाया जाता है।

धातु सिलेंडरों में कार्बन डाइऑक्साइड का परिवहन और भंडारण करना सबसे अच्छा है। 31⁰C से ऊपर के तापमान पर, सिलेंडर में दबाव गंभीर स्तर तक पहुंच सकता है और तरल सीओ 2 सुपरक्रिटिकल स्थिति में चला जाएगा, जिसके संचालन दबाव में 7.35 एमपीए की तेज वृद्धि होगी। धातु सिलेंडर 22 एमपीए तक आंतरिक दबाव का सामना कर सकता है, इसलिए तीस डिग्री से ऊपर के तापमान पर दबाव सीमा सुरक्षित मानी जाती है।

इस यौगिक के निर्माण की सबसे आम प्रक्रियाएँ जानवरों और पौधों के अवशेषों का सड़ना, विभिन्न प्रकार के ईंधन का दहन और जानवरों और पौधों की श्वसन हैं। उदाहरण के लिए, एक व्यक्ति प्रतिदिन लगभग एक किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल में उत्सर्जित करता है। कार्बन मोनोऑक्साइड और डाइऑक्साइड निर्जीव प्रकृति में भी बन सकते हैं। ज्वालामुखीय गतिविधि के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है और इसे खनिज जल स्रोतों से भी उत्पादित किया जा सकता है। पृथ्वी के वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड कम मात्रा में पाया जाता है।

इस यौगिक की रासायनिक संरचना की ख़ासियतें इसे कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेने की अनुमति देती हैं, जिसका आधार कार्बन डाइऑक्साइड है।

FORMULA

इस पदार्थ के यौगिक में, टेट्रावेलेंट कार्बन परमाणु दो ऑक्सीजन अणुओं के साथ एक रैखिक बंधन बनाता है। ऐसे अणु की उपस्थिति को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

संकरण सिद्धांत कार्बन डाइऑक्साइड अणु की संरचना को इस प्रकार समझाता है: दो मौजूदा सिग्मा बंधन कार्बन परमाणुओं के एसपी ऑर्बिटल्स और ऑक्सीजन के दो 2पी ऑर्बिटल्स के बीच बनते हैं; कार्बन के पी-ऑर्बिटल्स, जो संकरण में भाग नहीं लेते हैं, ऑक्सीजन के समान ऑर्बिटल्स के साथ मिलकर जुड़े होते हैं। रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, कार्बन डाइऑक्साइड को इस प्रकार लिखा जाता है: CO2।

भौतिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन डाइऑक्साइड एक रंगहीन, गंधहीन गैस है। यह हवा से भारी है, यही कारण है कि कार्बन डाइऑक्साइड तरल की तरह व्यवहार कर सकता है। उदाहरण के लिए, इसे एक कंटेनर से दूसरे कंटेनर में डाला जा सकता है। यह पदार्थ पानी में थोड़ा घुलनशील है - 20 ⁰C पर एक लीटर पानी में लगभग 0.88 लीटर CO2 घुल जाता है। तापमान में थोड़ी सी कमी से स्थिति मौलिक रूप से बदल जाती है - 1.7 लीटर CO2 17⁰C पर एक ही लीटर पानी में घुल सकता है। तीव्र शीतलन के साथ, यह पदार्थ बर्फ के टुकड़ों के रूप में अवक्षेपित हो जाता है - तथाकथित "सूखी बर्फ" बनती है। यह नाम इस तथ्य से आता है कि सामान्य दबाव में पदार्थ, तरल चरण को दरकिनार करते हुए, तुरंत गैस में बदल जाता है। तरल कार्बन डाइऑक्साइड 0.6 एमपीए से ठीक ऊपर के दबाव और कमरे के तापमान पर बनता है।

रासायनिक गुण

मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ बातचीत करते समय, 4-कार्बन डाइऑक्साइड ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करता है। इस अंतःक्रिया की विशिष्ट प्रतिक्रिया है:

सी + सीओ 2 = 2सीओ.

इस प्रकार, कोयले की मदद से, कार्बन डाइऑक्साइड को उसके द्विसंयोजक संशोधन - कार्बन मोनोऑक्साइड में कम कर दिया जाता है।

सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन डाइऑक्साइड निष्क्रिय है। लेकिन कुछ सक्रिय धातुएँ इसमें जल सकती हैं, यौगिक से ऑक्सीजन निकाल सकती हैं और कार्बन गैस छोड़ सकती हैं। एक विशिष्ट प्रतिक्रिया मैग्नीशियम का दहन है:

2एमजी + सीओ 2 = 2एमजीओ + सी.

प्रतिक्रिया के दौरान, मैग्नीशियम ऑक्साइड और मुक्त कार्बन बनते हैं।

रासायनिक यौगिकों में, CO2 अक्सर एक विशिष्ट एसिड ऑक्साइड के गुण प्रदर्शित करता है। उदाहरण के लिए, यह क्षार और क्षारीय ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है। प्रतिक्रिया का परिणाम कार्बोनिक एसिड लवण है।

उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड के साथ सोडियम ऑक्साइड के एक यौगिक की प्रतिक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

ना 2 ओ + सीओ 2 = ना 2 सीओ 3;

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O;

NaOH + CO 2 = NaHCO 3.

कार्बोनिक एसिड और सीओ 2 समाधान

पानी में कार्बन डाइऑक्साइड थोड़ी मात्रा में पृथक्करण के साथ एक घोल बनाता है। कार्बन डाइऑक्साइड के इस घोल को कार्बोनिक एसिड कहा जाता है। यह रंगहीन, कमजोर रूप से व्यक्त और खट्टा स्वाद वाला होता है।

रासायनिक प्रतिक्रिया रिकॉर्ड करना:

सीओ 2 + एच 2 ओ ↔ एच 2 सीओ 3।

संतुलन बाईं ओर काफी मजबूती से स्थानांतरित हो गया है - प्रारंभिक कार्बन डाइऑक्साइड का केवल 1% कार्बोनिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है। तापमान जितना अधिक होगा, घोल में कार्बोनिक एसिड के अणु उतने ही कम होंगे। जब यौगिक उबलता है, तो यह पूरी तरह से गायब हो जाता है, और समाधान कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में विघटित हो जाता है। कार्बोनिक एसिड का संरचनात्मक सूत्र नीचे प्रस्तुत किया गया है।

कार्बोनिक एसिड के गुण

कार्बोनिक एसिड बहुत कमजोर होता है। समाधानों में, यह हाइड्रोजन आयनों H+ और यौगिकों HCO3- में टूट जाता है। CO 3 - आयन बहुत कम मात्रा में बनते हैं।

कार्बोनिक एसिड द्विक्षारीय होता है, इसलिए इससे बनने वाले लवण मध्यम और अम्लीय हो सकते हैं। रूसी रासायनिक परंपरा में, मध्यम नमक को कार्बोनेट कहा जाता है, और मजबूत नमक को बाइकार्बोनेट कहा जाता है।

गुणात्मक प्रतिक्रिया

कार्बन डाइऑक्साइड गैस का पता लगाने का एक संभावित तरीका चूने के मोर्टार की स्पष्टता को बदलना है।

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

यह अनुभव एक स्कूल रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम से ज्ञात होता है। प्रतिक्रिया की शुरुआत में, थोड़ी मात्रा में सफेद अवक्षेप बनता है, जो बाद में कार्बन डाइऑक्साइड को पानी में प्रवाहित करने पर गायब हो जाता है। पारदर्शिता में परिवर्तन इसलिए होता है क्योंकि अंतःक्रिया प्रक्रिया के दौरान, एक अघुलनशील यौगिक - कैल्शियम कार्बोनेट - एक घुलनशील पदार्थ - कैल्शियम बाइकार्बोनेट में परिवर्तित हो जाता है। प्रतिक्रिया इस पथ पर आगे बढ़ती है:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.

कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन

यदि आपको थोड़ी मात्रा में CO2 प्राप्त करने की आवश्यकता है, तो आप कैल्शियम कार्बोनेट (संगमरमर) के साथ हाइड्रोक्लोरिक एसिड की प्रतिक्रिया शुरू कर सकते हैं। इस इंटरैक्शन के लिए रासायनिक संकेतन इस तरह दिखता है:

CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2।

इसके अलावा, इस उद्देश्य के लिए, कार्बन युक्त पदार्थों की दहन प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए एसिटिलीन:

सीएच 4 + 2ओ 2 → 2एच 2 ओ + सीओ 2 -।

परिणामी गैसीय पदार्थ को एकत्र करने और संग्रहीत करने के लिए किप उपकरण का उपयोग किया जाता है।

उद्योग और कृषि की जरूरतों के लिए कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन का पैमाना बड़ा होना चाहिए। इस बड़े पैमाने की प्रतिक्रिया के लिए एक लोकप्रिय तरीका चूना पत्थर को जलाना है, जो कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है। प्रतिक्रिया सूत्र नीचे दिया गया है:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

कार्बन डाइऑक्साइड के अनुप्रयोग

खाद्य उद्योग, "सूखी बर्फ" के बड़े पैमाने पर उत्पादन के बाद, भोजन भंडारण की एक मौलिक नई विधि में बदल गया। यह कार्बोनेटेड पेय और खनिज पानी के उत्पादन में अपरिहार्य है। पेय पदार्थों में CO2 की मात्रा उन्हें ताजगी देती है और उनकी शेल्फ लाइफ को काफी बढ़ा देती है। और मिनरल वाटर का कार्बिडाइजेशन आपको बासीपन और अप्रिय स्वाद से बचने की अनुमति देता है।

खाना पकाने में अक्सर सिरके से साइट्रिक एसिड को बुझाने की विधि का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड कन्फेक्शनरी उत्पादों को फूलापन और हल्कापन प्रदान करती है।

खाद्य उत्पादों की शेल्फ लाइफ बढ़ाने के लिए इस यौगिक का उपयोग अक्सर खाद्य योज्य के रूप में किया जाता है। उत्पादों में निहित रासायनिक योजकों के वर्गीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानकों के अनुसार, इसे E 290 कोडित किया गया है,

पाउडर कार्बन डाइऑक्साइड आग बुझाने वाले मिश्रण में शामिल सबसे लोकप्रिय पदार्थों में से एक है। यह पदार्थ अग्निशामक फोम में भी पाया जाता है।

धातु सिलेंडरों में कार्बन डाइऑक्साइड का परिवहन और भंडारण करना सबसे अच्छा है। 31⁰C से ऊपर के तापमान पर, सिलेंडर में दबाव गंभीर स्तर तक पहुंच सकता है और तरल सीओ 2 सुपरक्रिटिकल स्थिति में चला जाएगा, जिसके संचालन दबाव में 7.35 एमपीए की तेज वृद्धि होगी। धातु सिलेंडर 22 एमपीए तक आंतरिक दबाव का सामना कर सकता है, इसलिए तीस डिग्री से ऊपर के तापमान पर दबाव सीमा सुरक्षित मानी जाती है।

रासायनिक सूत्र CO2 और 44.011 g/mol के आणविक भार वाला एक पदार्थ, जो चार चरण अवस्थाओं में मौजूद हो सकता है - गैसीय, तरल, ठोस और सुपरक्रिटिकल।

CO2 की गैसीय अवस्था को सामान्यतः कार्बन डाइऑक्साइड कहा जाता है। वायुमंडलीय दबाव पर यह एक रंगहीन, गंधहीन गैस है, तापमान +20 पर इसका घनत्व 1.839 किग्रा/मीटर है। (हवा से 1.52 गुना भारी), पानी में अच्छी तरह से घुल जाता है (पानी की 1 मात्रा में 0.88 मात्रा), आंशिक रूप से इसमें कार्बोनिक एसिड के निर्माण के साथ परस्पर क्रिया करता है। वायुमंडल में मात्रा के हिसाब से औसतन 0.035% शामिल है। विस्तार (विस्तार) के कारण अचानक शीतलन के दौरान, CO2 डीसब्लिमेट होने में सक्षम होता है - तरल चरण को दरकिनार करते हुए सीधे ठोस अवस्था में चला जाता है।

कार्बन डाइऑक्साइड गैस को पहले अक्सर स्थिर गैस टैंकों में संग्रहित किया जाता था। वर्तमान में, इस भंडारण विधि का उपयोग नहीं किया जाता है; आवश्यक मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड सीधे साइट पर प्राप्त किया जाता है - एक गैसीफायर में तरल कार्बन डाइऑक्साइड को वाष्पित करके। फिर गैस को 2-6 वायुमंडल के दबाव में किसी भी गैस पाइपलाइन के माध्यम से आसानी से पंप किया जा सकता है।

CO2 की तरल अवस्था को तकनीकी रूप से "तरल कार्बन डाइऑक्साइड" या बस "कार्बन डाइऑक्साइड" कहा जाता है। यह एक रंगहीन, गंधहीन तरल है जिसका औसत घनत्व 771 किग्रा/घन मीटर है, जो 0...-56.5 डिग्री सेल्सियस ("कम तापमान कार्बन डाइऑक्साइड") के तापमान पर केवल 3,482...519 kPa के दबाव में मौजूद होता है। ), या 0...+31.0 डिग्री सेल्सियस ("उच्च दबाव कार्बन डाइऑक्साइड") के तापमान पर 3,482...7,383 kPa के दबाव में। उच्च दबाव वाले कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन अक्सर कार्बन डाइऑक्साइड को संक्षेपण दबाव में संपीड़ित करने के साथ-साथ पानी के साथ ठंडा करने से होता है। कम तापमान वाली कार्बन डाइऑक्साइड, जो औद्योगिक खपत के लिए कार्बन डाइऑक्साइड का मुख्य रूप है, अक्सर विशेष प्रतिष्ठानों में तीन चरण के शीतलन और थ्रॉटलिंग द्वारा उच्च दबाव चक्र के माध्यम से उत्पन्न होती है।

कार्बन डाइऑक्साइड (उच्च दबाव) की कम और मध्यम खपत के लिए, इसके भंडारण और परिवहन के लिए विभिन्न प्रकार के स्टील सिलेंडर का उपयोग किया जाता है (घरेलू साइफन के लिए सिलेंडर से लेकर 55 लीटर की क्षमता वाले कंटेनर तक)। सबसे आम 15,000 kPa के ऑपरेटिंग दबाव वाला 40 लीटर सिलेंडर है, जिसमें 24 किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड होता है। स्टील सिलेंडरों को अतिरिक्त देखभाल की आवश्यकता नहीं होती है; कार्बन डाइऑक्साइड लंबे समय तक बिना नुकसान के संग्रहीत होता है। उच्च दबाव वाले कार्बन डाइऑक्साइड सिलेंडरों को काले रंग से रंगा जाता है।

महत्वपूर्ण खपत के लिए, सेवा प्रशीतन इकाइयों से सुसज्जित विभिन्न क्षमताओं के इज़ोटेर्मल टैंक का उपयोग कम तापमान वाले तरल कार्बन डाइऑक्साइड के भंडारण और परिवहन के लिए किया जाता है। 3 से 250 टन की क्षमता वाले भंडारण (स्थिर) ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज टैंक हैं, 3 से 18 टन की क्षमता वाले परिवहनीय टैंकों को नींव के निर्माण की आवश्यकता होती है और मुख्य रूप से प्लेसमेंट के लिए सीमित स्थान की स्थितियों में उपयोग किया जाता है। क्षैतिज टैंकों के उपयोग से नींव की लागत को कम करना संभव हो जाता है, खासकर अगर कार्बन डाइऑक्साइड स्टेशन के साथ एक सामान्य फ्रेम हो। टैंक में कम तापमान वाले स्टील से बना एक आंतरिक वेल्डेड पोत होता है और इसमें पॉलीयुरेथेन फोम या वैक्यूम थर्मल इन्सुलेशन होता है; प्लास्टिक, गैल्वनाइज्ड या स्टेनलेस स्टील से बना बाहरी आवरण; पाइपलाइन, फिटिंग और नियंत्रण उपकरण। वेल्डेड बर्तन की आंतरिक और बाहरी सतहों को विशेष उपचार के अधीन किया जाता है, जिससे धातु की सतह के क्षरण की संभावना कम हो जाती है। महंगे आयातित मॉडलों में, बाहरी सीलबंद आवरण एल्यूमीनियम से बना होता है। टैंकों का उपयोग तरल कार्बन डाइऑक्साइड को भरना और निकालना सुनिश्चित करता है; उत्पाद हानि के बिना भंडारण और परिवहन; ईंधन भरने, भंडारण और वितरण के दौरान वजन और परिचालन दबाव का दृश्य नियंत्रण। सभी प्रकार के टैंक बहु-स्तरीय सुरक्षा प्रणाली से सुसज्जित हैं। सुरक्षा वाल्व टैंक को रोके या खाली किए बिना निरीक्षण और मरम्मत की अनुमति देते हैं।

वायुमंडलीय दबाव में दबाव में तात्कालिक कमी के साथ, जो एक विशेष विस्तार कक्ष (थ्रॉटलिंग) में इंजेक्शन के दौरान होता है, तरल कार्बन डाइऑक्साइड तुरंत गैस और एक पतली बर्फ जैसी द्रव्यमान में बदल जाता है, जिसे दबाया जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड एक ठोस अवस्था में प्राप्त होता है। , जिसे आमतौर पर "सूखी बर्फ" कहा जाता है। वायुमंडलीय दबाव पर, यह 1,562 किग्रा/मीटर घनत्व वाला एक सफेद कांच जैसा द्रव्यमान है, जिसका तापमान -78.5 डिग्री सेल्सियस है, जो खुली हवा में तरल अवस्था को दरकिनार करते हुए धीरे-धीरे वाष्पित हो जाता है। सूखी बर्फ सीधे उच्च दबाव वाले प्रतिष्ठानों से भी प्राप्त की जा सकती है, जिसका उपयोग कम से कम 75-80% की मात्रा में CO2 युक्त गैस मिश्रण से कम तापमान वाले कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। सूखी बर्फ की आयतनात्मक शीतलन क्षमता पानी की बर्फ की तुलना में लगभग 3 गुना अधिक है और इसकी मात्रा 573.6 kJ/kg है।

ठोस कार्बन डाइऑक्साइड आमतौर पर 200×100×20-70 मिमी मापने वाले ब्रिकेट में, 3, 6, 10, 12 और 16 मिमी व्यास वाले कणिकाओं में उत्पन्न होता है, शायद ही कभी बेहतरीन पाउडर ("सूखी बर्फ") के रूप में। छोटे डिब्बों में विभाजित स्थिर भूमिगत खदान-प्रकार की भंडारण सुविधाओं में ब्रिकेट, कण और बर्फ को 1-2 दिनों से अधिक समय तक संग्रहीत नहीं किया जाता है; सुरक्षा वाल्व के साथ विशेष इंसुलेटेड कंटेनरों में ले जाया गया। 40 से 300 किलोग्राम या अधिक क्षमता वाले विभिन्न निर्माताओं के कंटेनरों का उपयोग किया जाता है। ऊर्ध्वपातन के कारण होने वाले नुकसान, परिवेश के तापमान पर निर्भर करते हुए, प्रति दिन 4-6% या अधिक होते हैं।

7.39 केपीए से ऊपर के दबाव और 31.6 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, कार्बन डाइऑक्साइड तथाकथित सुपरक्रिटिकल अवस्था में होता है, जिसमें इसका घनत्व तरल के समान होता है, और इसकी चिपचिपाहट और सतह का तनाव गैस के समान होता है। यह असामान्य भौतिक पदार्थ (द्रव) एक उत्कृष्ट गैर-ध्रुवीय विलायक है। सुपरक्रिटिकल CO2 2,000 डाल्टन से कम आणविक भार वाले किसी भी गैर-ध्रुवीय घटक को पूरी तरह या चुनिंदा रूप से निकालने में सक्षम है: टेरपेन, वैक्स, पिगमेंट, उच्च आणविक भार संतृप्त और असंतृप्त फैटी एसिड, एल्कलॉइड, वसा में घुलनशील विटामिन और फाइटोस्टेरॉल। सुपरक्रिटिकल CO2 के लिए अघुलनशील पदार्थ सेल्युलोज, स्टार्च, कार्बनिक और अकार्बनिक उच्च आणविक भार पॉलिमर, शर्करा, ग्लाइकोसिडिक पदार्थ, प्रोटीन, धातु और कई धातुओं के लवण हैं। समान गुणों से युक्त, सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के निष्कर्षण, अंशांकन और संसेचन की प्रक्रियाओं में तेजी से किया जा रहा है। यह आधुनिक ताप इंजनों के लिए एक आशाजनक कार्यशील तरल पदार्थ भी है।

• विशिष्ट गुरुत्व. कार्बन डाइऑक्साइड का विशिष्ट गुरुत्व दबाव, तापमान और एकत्रीकरण की स्थिति पर निर्भर करता है जिसमें यह स्थित है।
• कार्बन डाइऑक्साइड का क्रांतिक तापमान +31 डिग्री है। 0 डिग्री पर कार्बन डाइऑक्साइड का विशिष्ट गुरुत्व और 760 मिमी एचजी का दबाव। 1.9769 किग्रा/घन मीटर के बराबर।
• कार्बन डाइऑक्साइड का आणविक भार 44.0 है। वायु की तुलना में कार्बन डाइऑक्साइड का सापेक्ष भार 1.529 है।
• 0 डिग्री से ऊपर के तापमान पर तरल कार्बन डाइऑक्साइड। पानी से बहुत हल्का और केवल दबाव में ही संग्रहित किया जा सकता है।
• ठोस कार्बन डाइऑक्साइड का विशिष्ट गुरुत्व इसके उत्पादन की विधि पर निर्भर करता है। तरल कार्बन डाइऑक्साइड, जमने पर, सूखी बर्फ में बदल जाती है, जो एक पारदर्शी, कांच जैसा ठोस होता है। इस मामले में, ठोस कार्बन डाइऑक्साइड का घनत्व सबसे अधिक होता है (शून्य से 79 डिग्री तक ठंडा किए गए बर्तन में सामान्य दबाव पर, घनत्व 1.56 होता है)। औद्योगिक ठोस कार्बन डाइऑक्साइड का रंग सफेद होता है, इसकी कठोरता चाक के करीब होती है,
• इसका विशिष्ट गुरुत्व उत्पादन विधि के आधार पर 1.3 - 1.6 की सीमा में भिन्न होता है।

• स्थिति के समीकरण।कार्बन डाइऑक्साइड के आयतन, तापमान और दबाव के बीच संबंध समीकरण द्वारा व्यक्त किया गया है
• वी= आर टी/पी - ए, कहां
• वी - आयतन, एम3/किग्रा;
• आर - गैस स्थिरांक 848/44 = 19.273;
• टी - तापमान, के डिग्री;
• पी दबाव, किग्रा/एम2;
• ए एक आदर्श गैस के लिए राज्य के समीकरण से विचलन को दर्शाने वाला एक अतिरिक्त शब्द है। इसे निर्भरता A = (0.0825 + (1.225)10-7 r)/(T/100)10/3 द्वारा व्यक्त किया जाता है।

• कार्बन डाइऑक्साइड का त्रिगुण बिंदु.त्रिक बिंदु की विशेषता 5.28 एटीए (किलो/सेमी2) का दबाव और शून्य से 56.6 डिग्री नीचे का तापमान है।
• कार्बन डाइऑक्साइड तीनों अवस्थाओं (ठोस, तरल और गैस) में केवल त्रिक बिंदु पर ही मौजूद हो सकता है। 5.28 एटीए (किलो/सेमी2) से नीचे के दबाव पर (या शून्य से 56.6 डिग्री से नीचे के तापमान पर), कार्बन डाइऑक्साइड केवल ठोस और गैसीय अवस्था में मौजूद हो सकता है।
• वाष्प-तरल क्षेत्र में, अर्थात्। त्रिक बिंदु के ऊपर, निम्नलिखित संबंध मान्य हैं
• मैं" एक्स + मैं"" वाई = मैं,
• x + y = 1, जहां,
• x और y - तरल और वाष्प रूप में पदार्थ का अनुपात;
• i" द्रव की एन्थैल्पी है;
• मैं"" - भाप एन्थैल्पी;
• i मिश्रण की एन्थैल्पी है।
• इन मानों से x और y का मान ज्ञात करना आसान है। तदनुसार, त्रिक बिंदु के नीचे के क्षेत्र के लिए निम्नलिखित समीकरण मान्य होंगे:
• i"" y + i"" z = i,
• y + z = 1, जहां,
• मैं"" - ठोस कार्बन डाइऑक्साइड की एन्थैल्पी;
• z ठोस अवस्था में पदार्थ का अंश है।
• तीन चरणों के त्रिगुण बिंदु पर भी केवल दो समीकरण हैं
• i" x + i"" y + i""" z = i,
• एक्स + वाई + जेड = 1.
• त्रिक बिंदु के लिए i," i"," i""" के मान को जानकर और दिए गए समीकरणों का उपयोग करके, आप किसी भी बिंदु के लिए मिश्रण की एन्थैल्पी निर्धारित कर सकते हैं।

• ताप की गुंजाइश। 20 डिग्री के तापमान पर कार्बन डाइऑक्साइड की ताप क्षमता। और 1 अता है
• Ср = 0.202 और Сv = 0.156 किलो कैलोरी/किग्रा*डिग्री। रुद्धोष्म सूचकांक k =1.30.
• तापमान में तरल कार्बन डाइऑक्साइड की ताप क्षमता -50 से +20 डिग्री तक होती है। निम्नलिखित मानों द्वारा विशेषता, किलो कैलोरी/किलो*डिग्री। :
• डिग्री सी -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
• बुध, 0.47 0.49 0.515 0.514 0.517 0.6 0.64 0.68

• गलनांक।ठोस कार्बन डाइऑक्साइड का पिघलना त्रिक बिंदु (t = -56.6 डिग्री और p = 5.28 ata) या उससे ऊपर के तापमान और दबाव पर होता है।
• त्रिक बिंदु के नीचे, ठोस कार्बन डाइऑक्साइड उर्ध्वपातन करता है। ऊर्ध्वपातन तापमान दबाव का एक कार्य है: सामान्य दबाव में यह -78.5 डिग्री होता है, निर्वात में यह -100 डिग्री हो सकता है। और नीचे।

• तापीय धारिता।तापमान और दबाव की एक विस्तृत श्रृंखला पर कार्बन डाइऑक्साइड वाष्प की एन्थैल्पी प्लैंक और कुप्रियनोव समीकरण का उपयोग करके निर्धारित की जाती है।
• i = 169.34 + (0.1955 + 0.000115t)t - 8.3724 p(1 + 0.007424p)/0.01T(10/3), जहां
• I - kcal/kg, p - kg/cm2, T - डिग्री K, t - डिग्री C.
• किसी भी बिंदु पर तरल कार्बन डाइऑक्साइड की एन्थैल्पी को संतृप्त वाष्प की एन्थैल्पी से वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा को घटाकर आसानी से निर्धारित किया जा सकता है। इसी प्रकार, ऊर्ध्वपातन की गुप्त ऊष्मा को घटाकर ठोस कार्बन डाइऑक्साइड की एन्थैल्पी निर्धारित की जा सकती है।

• ऊष्मीय चालकता. 0 डिग्री पर कार्बन डाइऑक्साइड की तापीय चालकता। 0.012 किलो कैलोरी/घंटा*डिग्री सेल्सियस है, और -78 डिग्री के तापमान पर। यह गिरकर 0.008 किलो कैलोरी/घंटा*घंटा*डिग्री सेल्सियस हो जाता है।
• 10 4 बड़े चम्मच में कार्बन डाइऑक्साइड की तापीय चालकता पर डेटा। सकारात्मक तापमान पर kcal/m*घंटा*डिग्री C तालिका में दिया गया है।
• दबाव, किग्रा/सेमी2 10 डिग्री। 20 डिग्री. 30 डिग्री. 40 डिग्री
• कार्बन डाइऑक्साइड गैस
• 1 130 136 142 148
• 20 - 147 152 157
• 40 - 173 174 175
• 60 - - 228 213
• 80 - - - 325
• तरल कार्बन डाइऑक्साइड
• 50 848 - - -
• 60 870 753 - -
• 70 888 776 - -
• 80 906 795 670
  ठोस कार्बन डाइऑक्साइड की तापीय चालकता की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
  236.5/टी1.216 सेंट, किलोकैलोरी/एम*घंटा*डिग्री.एस.

• थर्मल विस्तार गुणांक।ठोस कार्बन डाइऑक्साइड के आयतन विस्तार गुणांक की गणना विशिष्ट गुरुत्व और तापमान में परिवर्तन के आधार पर की जाती है। रैखिक विस्तार गुणांक अभिव्यक्ति b = a/3 द्वारा निर्धारित किया जाता है। तापमान -56 से -80 डिग्री तक होता है। गुणांकों के निम्नलिखित मान हैं: a *10*5st. = 185.5-117.0, बी*10* 5 सेंट। = 61.8-39.0.

• श्यानता।कार्बन डाइऑक्साइड की श्यानता 10*6. दबाव और तापमान के आधार पर (किलो*सेकंड/एम2)
• दबाव, -15 डिग्री पर. 0 डिग्री. 20 डिग्री. 40 डिग्री
• 5 1,38 1,42 1,49 1,60
• 30 12,04 1,63 1,61 1,72
• 75 13,13 12,01 8,32 2,30

• पारद्युतिक स्थिरांक। 50 - 125 एटीआई पर तरल कार्बन डाइऑक्साइड का ढांकता हुआ स्थिरांक 1.6016 - 1.6425 की सीमा में है।
• 15 डिग्री पर कार्बन डाइऑक्साइड का ढांकता हुआ स्थिरांक। और दबाव 9.4 - 39 अति 1.009 - 1.060।

• कार्बन डाइऑक्साइड की नमी सामग्री.गीले कार्बन डाइऑक्साइड में जलवाष्प की मात्रा समीकरण का उपयोग करके निर्धारित की जाती है,
• एक्स = 18/44 * पी'/पी - पी' = 0.41 पी'/पी - पी' किग्रा/किग्रा, जहां
• पी' - 100% संतृप्ति पर जल वाष्प का आंशिक दबाव;
• p भाप-गैस मिश्रण का कुल दबाव है।

• पानी में कार्बन डाइऑक्साइड की घुलनशीलता.गैसों की घुलनशीलता को विलायक की प्रति मात्रा सामान्य स्थिति (0 डिग्री, सी और 760 मिमी एचजी) तक कम की गई गैस की मात्रा से मापा जाता है।
• मध्यम तापमान और 4 - 5 एटीएम तक के दबाव पर पानी में कार्बन डाइऑक्साइड की घुलनशीलता हेनरी के नियम का पालन करती है, जिसे समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है
• पी = एन एक्स, कहां
• पी तरल के ऊपर गैस का आंशिक दबाव है;
• X मोलों में गैस की मात्रा है;
• एच - हेनरी का गुणांक.

• विलायक के रूप में तरल कार्बन डाइऑक्साइड।-20 डिग्री के तापमान पर तरल कार्बन डाइऑक्साइड में चिकनाई वाले तेल की घुलनशीलता। +25 डिग्री तक 100 CO2 में 0.388 ग्राम है,
• और +25 डिग्री के तापमान पर 0.718 ग्राम प्रति 100 ग्राम CO2 तक बढ़ जाता है। साथ।
• तापमान में तरल कार्बन डाइऑक्साइड में पानी की घुलनशीलता -5.8 से +22.9 डिग्री तक होती है। वजन के हिसाब से 0.05% से अधिक नहीं है.

सुरक्षा सावधानियां

मानव शरीर पर प्रभाव की डिग्री के संदर्भ में, कार्बन डाइऑक्साइड गैस GOST 12.1.007-76 "हानिकारक पदार्थ" के अनुसार चौथे खतरे वर्ग से संबंधित है। वर्गीकरण और सामान्य सुरक्षा आवश्यकताएँ।" कार्य क्षेत्र की हवा में अधिकतम अनुमेय सांद्रता स्थापित नहीं की गई है, इस सांद्रता का आकलन करते समय, किसी को 0.5% के भीतर निर्धारित कोयला और ओज़ोकेराइट खदानों के मानकों पर ध्यान देना चाहिए।

सूखी बर्फ का उपयोग करते समय, तरल कम तापमान वाले कार्बन डाइऑक्साइड वाले जहाजों का उपयोग करते समय, कार्यकर्ता के हाथों और शरीर के अन्य हिस्सों पर शीतदंश को रोकने के लिए सुरक्षा उपाय सुनिश्चित किए जाने चाहिए।

उद्योग में, कार्बन डाइऑक्साइड CO2 के उत्पादन की मुख्य विधियाँ मीथेन CH4 को हाइड्रोजन H2 में परिवर्तित करने की प्रतिक्रिया के उप-उत्पाद के रूप में इसका उत्पादन, हाइड्रोकार्बन की दहन प्रतिक्रियाएं (ऑक्सीकरण), चूना पत्थर CaCO3 के चूने CaO और पानी में अपघटन की प्रतिक्रिया हैं। एच20.

CO2 भाप के उप-उत्पाद के रूप में CH4 और अन्य हाइड्रोकार्बन को हाइड्रोजन H2 में परिवर्तित करता है

उद्योग को हाइड्रोजन H2 की आवश्यकता होती है, मुख्य रूप से अमोनिया NH3 (हैबर प्रक्रिया, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन की उत्प्रेरक प्रतिक्रिया) के उत्पादन की प्रक्रिया में इसके उपयोग के लिए; खनिज उर्वरकों और नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए अमोनिया की आवश्यकता होती है। हाइड्रोजन का उत्पादन विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है, जिसमें पानी का इलेक्ट्रोलिसिस भी शामिल है, जो पारिस्थितिकीविदों को प्रिय है - हालांकि, दुर्भाग्य से, इस समय, हाइड्रोकार्बन में सुधार को छोड़कर, हाइड्रोजन उत्पादन के सभी तरीके बड़े पैमाने पर आर्थिक रूप से बिल्कुल अनुचित हैं। उत्पादन - जब तक कि उत्पादन में "मुक्त" सामग्री की अधिकता न हो। इसलिए, हाइड्रोजन के उत्पादन की मुख्य विधि, जिसके दौरान कार्बन डाइऑक्साइड भी निकलती है, मीथेन का भाप सुधार है: लगभग 700...1100°C के तापमान पर और 3...25 बार के दबाव पर, की उपस्थिति में एक उत्प्रेरक, जल वाष्प H2O संश्लेषण गैस की रिहाई के साथ मीथेन CH4 के साथ प्रतिक्रिया करता है (प्रक्रिया एंडोथर्मिक है, यानी यह गर्मी के अवशोषण के साथ होती है):
CH4 + H2O (+ ताप) → CO + 3H2

प्रोपेन को इसी तरह से भाप में सुधारा जा सकता है:
С3H8 + 3H2O (+ ताप) → 2CO + 7H2

और इथेनॉल (एथिल अल्कोहल) भी:
C2H5OH + H2O (+ ताप) → 2CO + 4H2

यहां तक ​​कि गैसोलीन को भी भाप में सुधारा जा सकता है। गैसोलीन में 100 से अधिक विभिन्न रासायनिक यौगिक होते हैं, आइसोक्टेन और टोल्यूनि की भाप सुधार प्रतिक्रियाएं नीचे दिखाई गई हैं:
C8H18 + 8H2O (+ ताप) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ ताप) → 7CO + 11H2

तो, एक या दूसरे हाइड्रोकार्बन ईंधन के भाप सुधार की प्रक्रिया में, हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड CO (कार्बन मोनोऑक्साइड) प्राप्त होते हैं। हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया के अगले चरण में, उत्प्रेरक की उपस्थिति में, कार्बन मोनोऑक्साइड, ऑक्सीजन परमाणु O को पानी से गैस में ले जाने की प्रतिक्रिया से गुजरता है = CO को CO2 में ऑक्सीकृत किया जाता है, और हाइड्रोजन H2 को मुक्त रूप में छोड़ा जाता है। प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है, जिससे लगभग 40.4 kJ/mol ऊष्मा निकलती है:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ ताप)

औद्योगिक सेटिंग्स में, हाइड्रोकार्बन के भाप सुधार के दौरान जारी कार्बन डाइऑक्साइड CO2 को आसानी से अलग और एकत्र किया जा सकता है। हालाँकि, इस मामले में CO2 एक अवांछनीय उप-उत्पाद है, इसे आसानी से वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है, हालाँकि अब CO2 से छुटकारा पाने का प्रचलित तरीका पर्यावरणीय दृष्टिकोण से अवांछनीय है, और कुछ उद्यम अधिक "उन्नत" तरीकों का अभ्यास करते हैं। , जैसे, उदाहरण के लिए, CO2 को घटते तेल क्षेत्रों में पंप करना या समुद्र में इंजेक्ट करना।

हाइड्रोकार्बन ईंधन के पूर्ण दहन से CO2 का उत्पादन

जब जलाया जाता है, यानी पर्याप्त मात्रा में ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकरण किया जाता है, तो मीथेन, प्रोपेन, गैसोलीन, केरोसिन, डीजल ईंधन इत्यादि जैसे हाइड्रोकार्बन, कार्बन डाइऑक्साइड और, आमतौर पर, पानी बनता है। उदाहरण के लिए, CH4 मीथेन की दहन प्रतिक्रिया इस तरह दिखती है:
सीएच 4 + 2ओ 2 → सीओ 2 + 2एच 2 ओ

ईंधन के आंशिक ऑक्सीकरण द्वारा H2 उत्पादन के उप-उत्पाद के रूप में CO2

दुनिया के औद्योगिक रूप से उत्पादित हाइड्रोजन का लगभग 95% हाइड्रोकार्बन ईंधन के भाप सुधार की उपरोक्त वर्णित विधि द्वारा उत्पादित किया जाता है, मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस में निहित सीएच4 मीथेन। भाप सुधार के अलावा, आंशिक ऑक्सीकरण की विधि द्वारा काफी उच्च दक्षता के साथ हाइड्रोकार्बन ईंधन से हाइड्रोजन का उत्पादन किया जा सकता है, जब मीथेन और अन्य हाइड्रोकार्बन ईंधन के पूर्ण दहन के लिए अपर्याप्त ऑक्सीजन की मात्रा के साथ प्रतिक्रिया करते हैं (याद रखें कि पूर्ण की प्रक्रिया में) ईंधन के दहन, जिसका संक्षेप में ऊपर वर्णन किया गया है, कार्बन डाइऑक्साइड CO2 गैस और H20 पानी प्राप्त होता है)। जब स्टोइकोमेट्रिक मात्रा से कम ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाती है, तो प्रतिक्रिया उत्पाद मुख्य रूप से हाइड्रोजन एच2 और कार्बन मोनोऑक्साइड होते हैं, जिन्हें कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ भी कहा जाता है; कार्बन डाइऑक्साइड CO2 और कुछ अन्य पदार्थ कम मात्रा में उत्पन्न होते हैं। चूँकि आमतौर पर, व्यवहार में, यह प्रक्रिया शुद्ध ऑक्सीजन के साथ नहीं, बल्कि हवा के साथ की जाती है, प्रक्रिया के इनपुट और आउटपुट दोनों पर नाइट्रोजन होती है, जो प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेती है।

आंशिक ऑक्सीकरण एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि प्रतिक्रिया गर्मी पैदा करती है। आंशिक ऑक्सीकरण आम तौर पर भाप सुधार की तुलना में बहुत तेजी से होता है और इसके लिए छोटे रिएक्टर वॉल्यूम की आवश्यकता होती है। जैसा कि नीचे दी गई प्रतिक्रियाओं से देखा जा सकता है, आंशिक ऑक्सीकरण शुरू में भाप सुधार प्रक्रिया द्वारा उत्पादित की तुलना में ईंधन की प्रति यूनिट कम हाइड्रोजन पैदा करता है।

मीथेन CH4 के आंशिक ऑक्सीकरण की प्रतिक्रिया:
सीएच 4 + ½O 2 → CO + H 2 (+ ताप)

प्रोपेन C3H8:
C 3 H 8 + 1½O 2 → 3CO + 4H 2 (+ ताप)

एथिल अल्कोहल C2H5OH:
C 2 H 5 OH + ½O 2 → 2CO + 3H 2 (+ ताप)

गैसोलीन में मौजूद सौ से अधिक रासायनिक यौगिकों से आइसोक्टेन और टोल्यूनि के उदाहरण का उपयोग करके गैसोलीन का आंशिक ऑक्सीकरण:
सी 8 एच 18 + 4ओ 2 → 8सीओ + 9एच 2 (+ ताप)
C 7 H 18 + 3½O 2 → 7CO + 4H 2 (+ ताप)

CO को कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित करने और अतिरिक्त हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए, ऑक्सीजन शिफ्ट प्रतिक्रिया जल→गैस, जिसका उल्लेख पहले से ही भाप सुधार प्रक्रिया के विवरण में किया गया है, का उपयोग किया जाता है:
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (+ थोड़ी मात्रा में ऊष्मा)

चीनी किण्वन से CO2

खमीर आटा से मादक पेय और पके हुए माल के उत्पादन में, शर्करा के किण्वन की प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है - ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, सुक्रोज, आदि, एथिल अल्कोहल C2H5OH और कार्बन डाइऑक्साइड CO2 के निर्माण के साथ। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज C6H12O6 की किण्वन प्रतिक्रिया है:
सी 6 एच 12 ओ 6 → 2सी 2 एच 5 ओएच + 2सीओ 2

और फ्रुक्टोज C12H22O11 का किण्वन इस तरह दिखता है:
सी 12 एच 22 ओ 11 + एच 2 ओ → 4सी 2 एच 5 ओएच + 4सीओ 2

विटमैन द्वारा निर्मित CO2 के उत्पादन के लिए उपकरण

मादक पेय पदार्थों के उत्पादन में, परिणामी अल्कोहल एक वांछनीय और यहां तक ​​कि, कोई कह सकता है, किण्वन प्रतिक्रिया का आवश्यक उत्पाद है। कार्बन डाइऑक्साइड को कभी-कभी वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है, और कभी-कभी इसे कार्बोनेटेड करने के लिए पेय में छोड़ दिया जाता है। ब्रेड बेकिंग में, विपरीत होता है: बुलबुले बनाने के लिए CO2 की आवश्यकता होती है जिससे आटा फूल जाता है, और बेकिंग के दौरान एथिल अल्कोहल लगभग पूरी तरह से वाष्पित हो जाता है।

कई उद्यमों, मुख्य रूप से डिस्टिलरीज़, जिनके लिए CO 2 पूरी तरह से अनावश्यक उप-उत्पाद है, ने इसका संग्रह और बिक्री स्थापित की है। किण्वन टैंकों से गैस को अल्कोहल ट्रैप के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड की दुकान में आपूर्ति की जाती है, जहां CO2 को शुद्ध, तरलीकृत और बोतलबंद किया जाता है। दरअसल, यह डिस्टिलरीज हैं जो कई क्षेत्रों में कार्बन डाइऑक्साइड के मुख्य आपूर्तिकर्ता हैं - और उनमें से कई के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड की बिक्री किसी भी तरह से आय का अंतिम स्रोत नहीं है।

ब्रुअरीज और अल्कोहल कारखानों (हप्पमैन/जीईए ब्रूअरी, विटमैन, आदि) में शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड को अलग करने के लिए उपकरणों के उत्पादन में एक पूरा उद्योग है, साथ ही हाइड्रोकार्बन ईंधन से इसका प्रत्यक्ष उत्पादन भी है। एयर प्रोडक्ट्स और एयर लिक्विड जैसे गैस आपूर्तिकर्ता भी CO2 को अलग करने के लिए स्टेशन स्थापित करते हैं और फिर इसे सिलेंडर में भरने से पहले इसे शुद्ध और द्रवीकृत करते हैं।

CaCO3 से बुझे हुए चूने CaO के उत्पादन में CO2

व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले बुझे हुए चूने, CaO के उत्पादन की प्रक्रिया में प्रतिक्रिया उपोत्पाद के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड भी होता है। चूना पत्थर CaCO3 की अपघटन प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है, इसके लिए लगभग +850°C तापमान की आवश्यकता होती है और यह इस तरह दिखती है:
CaCO3 → CaO + CO2

यदि चूना पत्थर (या कोई अन्य धातु कार्बोनेट) किसी अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो प्रतिक्रिया उत्पादों में से एक के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड H2CO3 निकलता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड HCl चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) CaCO3 के साथ इस प्रकार प्रतिक्रिया करता है:
2HCl + CaCO 3 → CaCl 2 + H 2 CO 3

कार्बोनिक एसिड बहुत अस्थिर है, और वायुमंडलीय परिस्थितियों में यह जल्दी से CO2 और पानी H2O में विघटित हो जाता है।

कार्बन डाइऑक्साइड (कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड, सीओ 2) दो तत्वों - ऑक्सीजन और कार्बन की परस्पर क्रिया से बनता है। कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन हाइड्रोकार्बन यौगिकों या कोयले के दहन से, तरल पदार्थों के किण्वन के परिणामस्वरूप, और पशु और मानव श्वसन के उत्पाद के रूप में भी होता है। यह वायुमंडल में कम मात्रा में पाया जाता है। पौधे वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और इसे कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित करते हैं। जब यह गैस वायुमंडल से गायब हो जाएगी, तो पृथ्वी पर वस्तुतः कोई वर्षा नहीं होगी और यह काफ़ी ठंडी हो जाएगी।

कार्बन डाइऑक्साइड के गुण

कार्बन डाइऑक्साइड हवा से भारी है। यह -78°C पर जम जाता है। जब कार्बन डाइऑक्साइड जम जाती है तो बर्फ बन जाती है। विलयन में कार्बन डाइऑक्साइड कार्बोनिक अम्ल बनाता है। कुछ गुणों के कारण, कार्बन डाइऑक्साइड को कभी-कभी पृथ्वी का "कंबल" भी कहा जाता है। यह पराबैंगनी किरणों को आसानी से पार कर जाता है। इन्फ्रारेड किरणें कार्बन डाइऑक्साइड की सतह से बाहरी अंतरिक्ष में उत्सर्जित होती हैं।

कार्बन डाइऑक्साइड कम तापमान पर तरल रूप में, उच्च दबाव पर तरल रूप में और गैसीय रूप में उत्सर्जित होता है। कार्बन डाइऑक्साइड का गैसीय रूप अल्कोहल, अमोनिया के उत्पादन के दौरान और ईंधन दहन के परिणामस्वरूप अपशिष्ट गैसों से प्राप्त होता है। कार्बन डाइऑक्साइड गैस एक गैर विषैली और गैर-विस्फोटक, गंधहीन और रंगहीन गैस है। तरल रूप में, कार्बन डाइऑक्साइड एक रंगहीन और गंधहीन तरल है। जब सामग्री 5% से अधिक होती है, तो कार्बन डाइऑक्साइड खराब हवादार क्षेत्रों में फर्श क्षेत्र में जमा हो जाता है। हवा में ऑक्सीजन के आयतन अंश में कमी से ऑक्सीजन की कमी और दम घुटने की समस्या हो सकती है। भ्रूणविज्ञानियों ने पाया है कि मानव और पशु कोशिकाओं को लगभग 7% कार्बन डाइऑक्साइड और केवल 2% ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। कार्बन डाइऑक्साइड एक तंत्रिका तंत्र ट्रैंक्विलाइज़र और एक उत्कृष्ट संवेदनाहारी है। मानव शरीर में गैस अमीनो एसिड के संश्लेषण में शामिल होती है और इसका वासोडिलेटिंग प्रभाव होता है। रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की कमी से रक्त वाहिकाओं और सभी अंगों की चिकनी मांसपेशियों में ऐंठन होती है, नाक मार्ग, ब्रांकाई में स्राव में वृद्धि होती है और पॉलीप्स और एडेनोइड का विकास होता है, कोलेस्ट्रॉल जमाव के कारण झिल्ली का संकुचन होता है।

कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन

कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करने के कई तरीके हैं। उद्योग में, कार्बन डाइऑक्साइड डोलोमाइट, चूना पत्थर - प्राकृतिक कार्बोनेट के अपघटन उत्पादों, साथ ही भट्ठी गैसों से प्राप्त किया जाता है। गैस मिश्रण को पोटेशियम कार्बोनेट के घोल से धोया जाता है। मिश्रण कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करता है और बाइकार्बोनेट में बदल जाता है। बाइकार्बोनेट घोल को गर्म किया जाता है और यह विघटित हो जाता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है। औद्योगिक उत्पादन विधि में, कार्बन डाइऑक्साइड को सिलेंडरों में पंप किया जाता है।

प्रयोगशालाओं में, कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन एसिड के साथ बाइकार्बोनेट और कार्बोनेट की परस्पर क्रिया पर आधारित होता है।

कार्बन डाइऑक्साइड के अनुप्रयोग

रोजमर्रा के व्यवहार में, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग अक्सर किया जाता है। खाद्य उद्योग में, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग आटा गूंधने वाले एजेंट के रूप में और परिरक्षक के रूप में भी किया जाता है। यह कोड E290 के तहत उत्पाद पैकेजिंग पर दर्शाया गया है। कार्बन डाइऑक्साइड के गुणों का उपयोग स्पार्कलिंग पानी के उत्पादन में भी किया जाता है।

बायोकेमिस्टों ने पाया है कि विभिन्न फसलों की उपज बढ़ाने के लिए, हवा को कार्बन डाइऑक्साइड से उर्वरित करना बहुत प्रभावी है। हालाँकि, निषेचन की इस विधि का उपयोग केवल ग्रीनहाउस में ही किया जा सकता है। कृषि में कृत्रिम वर्षा कराने के लिए गैस का उपयोग किया जाता है। क्षारीय वातावरण को निष्क्रिय करते समय, कार्बन डाइऑक्साइड शक्तिशाली खनिज एसिड की जगह ले लेता है। सब्जी भंडारण सुविधाओं में, गैसीय वातावरण बनाने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है।

इत्र उद्योग में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग इत्र के निर्माण में किया जाता है। चिकित्सा में, खुले ऑपरेशन के दौरान एंटीसेप्टिक प्रभाव के लिए कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है।

ठंडा होने पर, कार्बन डाइऑक्साइड "सूखी बर्फ" में बदल जाता है। तरलीकृत कार्बन डाइऑक्साइड को सिलेंडरों में पैक किया जाता है और उपभोक्ताओं को भेजा जाता है। "सूखी बर्फ" के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग भोजन को संरक्षित करने के लिए किया जाता है। गर्म करने पर ऐसी बर्फ बिना किसी अवशेष के वाष्पित हो जाती है।

तार वेल्डिंग में सक्रिय माध्यम के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है। वेल्डिंग करते समय, कार्बन डाइऑक्साइड ऑक्सीजन और कार्बन मोनोऑक्साइड में विघटित हो जाता है। ऑक्सीजन तरल धातु के साथ क्रिया करती है और उसे ऑक्सीकरण करती है।

विमान मॉडलिंग में, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग इंजनों के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड कनस्तरों का उपयोग एयर गन में किया जाता है।