二氧化碳是一种令人类又爱又恨的东西,人类之所以爱它,是因为它作为大气中的重要成分之一,能够对地面形成保暖效应,从而创造适宜的环境问题。人类之所以恨它,是因为一旦它在大气中的浓度上升了,保暖效应就会变成温室效应,导致全球气候变暖,从而引发一系列的环境影响。
如何将二氧化碳转化成伏特加或钻石?
伏特加的主要成分还是酒精,也就是可饮用的乙醇,美国一家名为Air的公司已经实现了将二氧化碳转化为伏特加。据了解,这家公司的蒸馏厂通过蒸馏、萃取等一系列工序将二氧化碳和其他原材料转化为纯的乙醇。然后通过再利用经典的发酵技术来处理乙醇,随着时间的推移伏特加就这样形成了。
二氧化碳制作钻石的工序更为复杂和艰难,因为其中涉及到将碳原子从二氧化碳分子中抽取出来,然后再营造高温高压的环境使碳原子能够聚集在一起形成结晶碳。尽管如此,目前采用这一方法的成功率并不高,而且转化率并不是很高。
以二氧化碳为原料,原来可以生产这么多产品!
由于越来越多新媒体对温室效应的宣传,导致大多数人对二氧化碳这种温室气体没什么好感。但实际上二氧化碳在工业上是一种重要的原材料,比如在电子工业上,二氧化碳可以作为仪器检测的校正器;在医学上,以二氧化碳为主要成分的诊断仪器可以帮助临床诊断。
在食品生产方面,固态的二氧化碳可作为冷冻剂、抗腐败剂用于食物运输。同时它还是碳酸饮料的灵魂,没有了二氧化碳就不会有令人快乐的“肥宅水”。
该项目能应对愈演愈烈的气候变暖吗?
几乎世界上每一个国家都存在高端产品和奢侈品的消费市场,对于大多数发达国家来说更是如此,因此如果未来能够将二氧化碳应用到这些产品的生产中,那么这将会是人类对抗气候变暖的新路径。
二氧化碳做灭火剂:由于二氧化碳不燃烧,同时二氧化碳的密度又比空气的密度大,因此常用二氧化碳来隔绝空气,以达到灭火的目的。二氧化碳被用作致冷剂:固体的二氧化碳在融化的过程中吸收热量,从而降低周围的温度,因此固体的二氧化碳常被用来做致冷剂。二氧化碳被用于人工降雨:用飞机在高空中喷洒干冰,可以使空气中的水蒸气凝结,从而形成人工降雨。
1、二氧化碳做灭火剂:由于二氧化碳不燃烧,同时二氧化碳的密度又比空气的密度大,因此常用二氧化碳来隔绝空气,以达到灭火的目的。
2、二氧化碳被用作致冷剂:固体的二氧化碳在融化的过程中吸收热量,从而降低周围的温度,因此固体的二氧化碳常被用来做致冷剂。
3、二氧化碳被用于人工降雨:用飞机在高空中喷洒干冰,可以使空气中的水蒸气凝结,从而形成人工降雨。
二氧化碳常规介绍
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二氧化碳
carbon dioxide
无色、无臭、无味的气体。化学式CO2。地球大气层次要组分。熔点-566℃(52×105帕),密度1977克/厘米3,临界温度3104℃,临界压力7285×106帕,因此,二氧化碳气体容易液化,液态二氧化碳可以贮存在高压钢瓶内。当液态二氧化碳蒸发时,会吸收大量的热,使温度迅速降低,这样又会使一部分二氧化碳气体冷凝成雪花状固体,这种固体可从周围吸收热量,直接变成气体(升华),因此把它叫做干冰。大气中二氧化碳的含量为003%;海洋中为0014%。它们来源于:①有机体腐烂过程。②人和动物呼出二氧化碳。③煤、石油、天然气等的燃烧。
二氧化碳的化学性质不活泼,只在高温下能与金属钾、镁、锌等作用,也与红热的炭发生反应:
二氧化碳在水中的溶解度较大,10℃时,1体积水可溶解119体积二氧化碳气体,它溶于水生成碳酸,是一种二元弱酸,电离常数为K1=416×10-7,K2=484×10-11。最常用的检验二氧化碳气体的方法是让它通入澄清的石灰水,即有白色沉淀(碳酸钙)产生:
Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O继续通入二氧化碳,碳酸钙沉淀转变为可溶性的碳酸氢钙,溶液又变为澄清:
CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2
二氧化碳本身无毒,但在空气中含量达到3%时,人体会感到呼吸急促,达到10%时,就会丧失知觉、呼吸停止而死亡。随着工业高度发展,大气中的二氧化碳含量日益增高,它能够吸收地面放出的红外辐射,在地球周围形成绝热层,阻止热量向外层空间扩散,使平均气温上升,此即二氧化碳的温室效应。
工业上用的二氧化碳大多是石灰窑 、水泥厂、酿酒厂(发酸过程)的副产物,天然气井和煤气厂也有大量二氧化碳。主要用于制造碳酸钠,及生产充碳酸气的饮料。用干冰冷冻水果或肉类,不但温度低,而且无污染。二氧化碳又是有效的灭火剂,用于不能用水来扑灭的火灾,如油、电、金属钠引起的火灾。液态二氧化碳已成为高效无污染的萃取剂,所用的工艺称为超临界萃取,多用于食品等工业。
一、二氧化碳灭火
二二氧化碳冷藏食物
在美国南部的得克萨斯州,一个钻探队曾遇到了一件怪事:当他们用钻探机往地下
打孔勘探油矿时,突然有一股强大的气流从管口喷出,立刻在管口形成一大堆雪花似的”冰”。
好奇的勘探队员,像孩子般高兴地用这些“冰”滚起雪球来了。这下可不得了啦!
许多队员的手被冻伤,过不了多久,许多人皮肤开始发黑、溃烂,这究竟是怎么一回事呢?
原来,那雪花似的“冰”不是由水而是由二氧化碳凝结而成的。
这种固体二氧化碳在常温下融化时,能直接气化为二氧化碳气体,所以很快就销声匿迹,
而周围仍旧干干的,不像冰融化后会留下水迹,因而又名“干冰”。论外貌,干冰和普通
的冰确实很相像,只是干冰的温度要比普通冰更低(一785°C)。在这样低的温度下,
难怪钻探队员的手会冻坏。干冰的用途可多呢!可以用作强致冷剂;用干冰冷藏鱼、肉之类食品时,
运输途中不会弄得到处湿漉漉的;食物在地窖中用干冰冷藏,可以存放更长时间,
更奇妙的是,在许多影片和电视剧中那些云雾燎绕的景象也是干冰的功劳呢!
因为干冰在空气中气化形成大量二氧化碳气体,呈现在观众面前的就是一片”白茫茫”的景象。
此外,干冰还是人工造雨的能手呢!
三二氧化碳与人工降雨
用人为的方法,增加云中的冰晶或使云中的冰晶和水滴增大而形成降水。目前人工降雨是一种用飞机把冷却剂(干冰或其他化
学药剂)撒播到云中,使云内温度显著下降,使细小的水滴冰晶迅速增多加大,迫使它下降形成降水;另一种是在云中撒播吸湿
性强的凝结核 (如食盐、氯化钙等),使云滴增大为雨滴降落下来; 还有利用**、土箭向云层轰击产生强大的冲击波,使云滴与云滴发生碰撞,合并增大成雨滴降落下来。不论用那种方法进行人工降雨, 云的存在是首要条件,这是内因;向云中输送催化剂则是外因,外因必须通过内因才能起作用。所以人载降雨有一定的局限性。
人工方法促成云层产生雨雪。当由过冷却水滴组成冷云时,由于没有冰晶,很难有降水。如果在云中制造适量的水晶,就会破坏云的稳定结构,有可能产生降水。基于这一原理,可以通过飞机或高炮在云中引入干冰等致冷剂,利用局部云体剧烈冷却而产生冰晶,或者引入碘化银等人工冰核,由人工冰核产生冰晶。像我国南方夏季出现的大块积云,属暖云,一般很难降雨为了改变云滴谱分布的均匀性,以利于重力碰并过程的进行,导致降水,常在云中播撒吸湿性物质,如食盐,尿素,硝酸铵等。在我国的一些干旱地区,人工降雨(雪)的作业开展得较普遍。
四、岩 石 的 雕 塑 家
当向澄清的石灰水通入二氧化碳时就产生白色浑浊[Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O],若继续通入二氧化碳,白色浑浊会渐渐消失又变成了澄清溶液[CaCO3+CO2+H20=Ca(HCO3)2],该溶液受热或减压就又会分解出二氧化碳,同时得到白色的碳酸钙沉淀。
[Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O]
在自然界中当含有二氧化碳的泉水流过石灰岩(成分是CaCO3)时也进行着上述变化。有的地方岩石被溶蚀了,就溶蚀成许多溶洞;有的地方因水中的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]发生分解,生成碳酸钙沉淀下来。日积月累,形成了钟乳石、石笋,构成各种奇特景观。桂林岩洞及我省玉华洞等著名胜景均由此变化而成。巨大岩石或被雕刻或被塑成均二氧化碳所为。
五、植物的粮食
二氧化碳是植物的重要营养物质。每一片叶子中的叶绿素在日光照射下都能完成一个很奇妙的变化,把叶子吸收的二氧化和根部输送来的水分转变为糖、淀粉以及氧气(光合作用)。6CO2+6H2O C6H12O6+6O2其中C6H12O6就是葡萄糖等,再经转化就生成淀粉等。在这个过程中,日光中的能量被吸收了,变成储存在淀粉中的能量,成为地球上生命活动的能源。借助于二氧化碳,绿色植物将光能无声无息地转化为生物的能源,它是多么的重要啊!
六、二氧化碳与油漆
通常我们的油漆,都是具有发挥性的有机溶剂。涂上油漆后,溶剂就挥发出来,挥发的时间较长,而且还给环境造成污染。污染物中有许多有毒气体和致癌物。
美国一家公司研制出一种用二氧化碳做溶剂的油漆,克服了常用尤其给人带来的危害。二氧化碳是气体,不能做溶剂。他们采用的办法是:在一定温度下增大压力,使二氧化碳处于气态与液态相互转变的一种状态。这样,就可做溶剂使油漆溶解。所用二氧化碳是合成氨厂、炼油厂的副产品,并不需要制取。
使用二氧化碳喷漆,干得快,光泽好,不会产生有毒污染。
二氧化碳的用途之一
一般条件下,二氧化碳不支持燃烧且比空气重,将二氧化碳覆盖在燃着的物体表面,可使物体跟空气隔绝而停止燃烧,因此二氧化碳可用灭火,是常用的灭火剂。在化学工业上,二氧化碳是一种重要的原料,大量用于生产纯碱(Na2CO3)、小苏打(NaHCO3)、尿素[CO(NH2)2]、碳酸氢铵(NH4HCO3)、颜料铅白[Pb(OH)2·2PbCO3]等。在轻工业上,生产碳酸饮料、啤酒、汽水等都需要二氧化碳。在现代化仓库里常充入二氧化碳,防止粮食虫蛀和蔬菜腐烂,延长保存期。固态的二氧化碳即“干冰”,主要用作致冷剂,用飞机在高空喷撒“干冰”,可以使空气中水蒸气冷凝,形成人工降雨;在实验室里,“干冰”与乙醚等易挥发液体混合,可以提供-77℃C左右的低温浴。“干冰”还可以做食品速冻保鲜剂。在农业上,温室里直接施用二氧化碳作肥料,利用植物根部吸收二氧化碳,可以增进植物的光合作用。促进农作物生长,增加产量。在自然界,二氧化碳保证了绿色植物进行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要。
二氧化碳的用途之二
除课本里提及的二氧化碳的各种用途外,尚有下列一些用途。
1.人体呼吸的有效刺激因素,它通过对人体外化学感受器的刺激,兴奋呼吸中抠。如果一个人长时间吸入纯氧,体内二氧化碳浓度过低,可导致呼吸停止。因此,临床上把5%二氧化碳与95%氧气的混合气体、应用于一氧化碳中毒、溺水、休克、碱中毒的治疗和麻醉上的应用。液态二氧化碳低温手术的用途也较广泛。
2.贮藏粮食、水果、蔬菜。用二氧化碳贮藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用,可有效地防止食品中细菌、霉菌、虫子生长,避免变质和有害健康的过氧化物产生,并能保鲜和维持食品原有的风味和营养成分。二氧化碳不会造成谷物中药物残留和大气污染。用二氧化碳通入大米仓库24h,能使99%的虫子死亡。
3.作为萃取剂。国外普遍利用二氧化碳进行食品、饮料。油料、香料、药物等加工萃取。
4.用二氧化碳与氢气做原料,可生产甲醇、甲烷、甲醚、聚碳酸酯等化工原料和新燃料。
5 .作为油田注入剂。可有效地驱油和提高石油的采油率。
6.注入地下难于开采的煤层,使煤层气化,获得化工所需的合成气体和居间物。
7.保护电弧焊接,既可避免金属表而氧化,又可使焊接速度提高大约9倍。
有的科学家认为,大气中二氧化碳加倍,将使粮食平均增产超过30%,棉花增长80%以上,小麦和水稻一类作物增产36%。
8.在烹饪中用发酵粉或苏打的日的是为付了产生微小的二氧化碳气泡。这些气泡使面包、糕点或发面膨胀,吃起来松软适口。在制造面包时使用酵母,其作用与此相同,只是时间长些而已。发酵粉(或碳酸氢钠)与一种酸(如从酸牛奶产生的乳酸)作用而产生二氧化碳。市售“发酵粉”中常含有固态酸,在潮湿时,它与碳酸氢钠发生作用,也产生二氧化碳。
二氧化碳可以做气体肥料是因为光合作用的原料为:水、co2。水作为植物肥料人们都知道,而CO2不可见,空气中含量低,远远没有满足光合作用需要饱和CO2的含量,因此在空气中适当添加CO2,有利于植物的光合作用,提高农作物产量。
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