Szén-dioxid

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Szén-dioxid
Carbon-dioxide-2D-dimensions.svg Carbon-dioxide-3D-vdW.png
IUPAC-név Carbon dioxide
Más nevek Szénsav (vízben oldott)
Szárazjég (szilárd)
Kémiai azonosítók
CAS-szám 124-38-9
EINECS-szám 2046-96-9
KEGG [1]
RTECS szám FF6400000
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]
R mondatok nincs[1]
S mondatok S9, S23, S36[1]
Lobbanáspont nem gyúlékony
Rokon vegyületek
Rokon vegyületek Szén-monoxid
Szénsav
Szén-diszulfid
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A szén-dioxid (CO2, régi magyar nevén szénéleg) légköri nyomáson légnemű, gáz halmazállapotú vegyület, a szén egyik oxidja. A tiszta levegő mintegy 0,039% (térfogatszázalék) szén-dioxidot (390 ppm) tartalmaz.[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.

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.

Kémiai és fizikai tulajdonságok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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. Nincs elektromos dipólusmomentuma (apoláris). Nem reaktív és nem gyúlékony.

Felhasználása, gyártása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Jelen van az üdítőkben, szénsavas italok alkotórészeként, tűzoltó palackokban, hegesztésnél aktív védőgázként. Az ipari célokra használt szén-dioxid palackok ISO szabvány szerinti színe szürke.[4]

A koffeint a zöld, nedves kávébabból szuperkritikus extrakcióval vonják ki, amihez oldószernek folyékony szén-dioxidot használnak.[5]

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

A szén-dioxidot nagyobb mennyiségben bányásszák (Magyarországon 1982-ig a Kisalföldön, Mihályi mellett), 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 körforgása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 páfrányfélék maradékából 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.

Üvegházhatás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Lásd itt: üvegházhatás.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Szén-dioxid témájú médiaállományokat.