Вещество с химическое формулой СО2 и молекулярной массой 44,011 г/моль, которое может существовать в четырёх фазовых состояниях - газообразном, жидком, твёрдом и сверхкритическом.

Газообразное состояние СО2 носит общеупотребительное название «углекислый газ». При атмосферном давлении это бесцветный газ без цвета и запаха, при температуре +20 ?С плотностью 1,839 кг/м? (в 1,52 раза тяжелее воздуха), хорошо растворяется в воде (0,88 объёма в 1 объёме воды), частично взаимодействуя в ней с образованием угольной кислоты. Входит в состав атмосферы в среднем 0,035% по объёму. При резком охлаждении за счёт расширения (детандирование) СО2 способен десублимироваться - переходить сразу в твёрдое состояние, минуя жидкую фазу.

Газообразный диоксид углерода ранее нередко хранили в стационарных газгольдерах. В настоящее время такой способ хранения не применяется; углекислый газ в необходимом количестве получают непосредственно на месте - путём испарения жидкой углекислоты в газификаторе. Далее газ можно легко перекачать по любому газопроводу под давлением 2-6 атмосфер.

Жидкое состояние СО2 носит техническое название «жидкая углекислота » или просто «углекислота». Это бесцветная жидкость без запаха, средней плотностью 771 кг/м3, которая существует только под давлением 3 482…519 кПа при температуре 0…-56,5 град.С («низкотемпературная углекислота»), либо под давлением 3 482…7 383 кПа при температуре 0…+31,0 град.С («углекислота высокого давления»). Углекислоту высокого давления получают чаще всего путём сжатия углекислого газа до давления конденсации, при одновременном охлаждении водой. Низкотемпературную углекислоту, являющейся основной формой диоксида углерода для промышленного потребления, чаще всего получают по циклу высокого давления путём трехступенчатого охлаждения и дросселирования в специальных установках.

При небольшом и среднем потреблении углекислоты (высокого давления),т для её хранения и транспортировки используют разнообразные стальные баллоны (от баллончиков для бытовых сифонов до ёмкостей вместимостью 55 л). Самым распространенным является 40 л баллон с рабочим давление 15 000 кПа, вмещающим 24 кг углекислоты. За стальными баллонами не требуется дополнительный уход, углекислота сохраняется без потерь в течение длительного времени. Баллоны с углекислотой высокого давления окрашивают в чёрный цвет.

При значительном потреблении, для хранения и транспортировки низкотемпературной жидкой углекислоты используют изотермические цистерны самой разнообразной вместимости, оснащённые служебными холодильными установками. Существуют накопительные (стационарные) вертикальные и горизонтальные цистерны вместимостью от 3 до 250 т, транспортируемые цистерны вместимостью от 3 до 18 т. Цистерны вертикального исполнения требуют строительства фундамента и используются преимущественно в условиях ограниченного пространства для размещения. Применение горизонтальных цистерн позволяет снизить затраты на фундаменты, особенно при наличии общей рамы с углекислотной станцией. Цистерны состоят из внутреннего сварного сосуда, изготовленного из низкотемпературной стали и имеющего пенополиуретановую или вакуумную теплоизоляцию; наружного кожуха из пластика, оцинкованной или нержавеющей стали; трубопроводов, арматуры и приборов контроля. Внутренняя и наружная поверхности сварного сосуда подвергаются специальной обработке, благодаря чему снижена до вероятность поверхностной коррозии металла. В дорогих импортных моделях наружный герметичный кожух выполнен из алюминия. Использование цистерн обеспечивает заправку и слив жидкой углекислоты; хранение и транспортировку без потерь продукта; визуальный контроль массы и рабочего давления при заправке, в процессе хранения и выдачи. Все типы цистерн оснащены многоуровневой системой безопасности. Предохранительные клапаны позволяют производить проверку и ремонт без остановки и опорожнения цистерны.

При мгновенном снижении давления до атмосферного, происходящем при впрыске в специальную расширительную камеру (дросселировании), жидкий диоксид углерода мгновенно превращается в газ и тончайшую снегообразную массу, которую прессуют и получают диоксид углерода в твёрдом состоянии, который носит общеупотребительное название «сухой лёд». При атмосферном давлении это белая стекловидная масса плотностью 1 562 кг/м?, с температурой -78,5 ?С, которая на открытом воздухе сублимируется - постепенно испаряется, минуя жидкое состояние. Сухой лёд может быть также получен непосредственно на установках высокого давления, применяемых для получения низкотемпературной углекислоты, из газовых смесей, содержащих СО2 в количестве не менее 75-80%. Объёмная холодопроизводительность сухого льда почти в 3 раза больше, чем у водяного льда, и составляет 573,6 кДж/кг.

Твёрдый диоксид углерода обычно выпускают в брикетах размером 200?100?20-70 мм, в гранулах диаметром 3, 6, 10, 12 и 16 мм, редко в виде тончайшего порошка («сухой снег»). Брикеты, гранулы и снег хранят не более 1-2 суток в стационарных заглублённых хранилищах шахтного типа, разбитых на небольшие отсеки; перевозят в специальных изотермических контейнерах с предохранительным клапаном. Используются контейнеры разных производителей вместимостью от 40 до 300 кг и более. Потери на сублимацию составляют, в зависимости от температуры окружающего воздуха 4-6% и более в сутки.

При давлении свыше 7,39 кПа и температуре более 31,6 град.С диоксид углерода находится в так называемом сверхкритическом состоянии, при котором его плотность как у жидкости, а вязкость и поверхностное натяжение как у газа. Эта необычная физическая субстанция (флюид) является отличным неполярным растворителем. Сверхкритический CO2 способен полностью или выборочно экстрагировать любые неполярные составляющие с молекулярной массой менее 2 000 дальтон: терпеновые соединения, воски, пигменты, высокомолекулярные насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, алкалоиды, жирорастворимые витамины и фитостерины. Нерастворимыми веществами для сверхкритического CO2 являются целлюлоза, крахмал, органические и неорганические полимеры с высоким молекулярным весом, сахара, гликозидные вещества, протеины, металлы и соли многих металлов. Обладая подобными свойствами, сверхкритический диоксид углерода всё шире применяется в процессах экстракции, фракционирования и импрегнации органических и неорганических веществ. Он является также перспективным рабочим телом для современных тепловых машин.

Удельный вес . Удельный вес углекислоты зависит от давления, температуры и агрегатного состояния, в котором она находится.
Критическая температура углекислоты +31 град. Удельный вес углекислого газа при 0 град и давлении 760 мм рт.ст. равен 1, 9769 кг/м3.
Молекулярный вес углекислого газа 44,0. Относительный вес углекислого газа по сравнению с воздухом составляет 1,529.
Жидкая углекислота при температурах выше 0 град. значительно легче воды, и ее можно хранить только под давлением.
Удельный вес твердой углекислоты зависит от метода ее получения. Жидкая углекислота при замораживании превращается в сухой лед, представляющий прозрачное, стеклообразное твердое тело. В этом случае твердая углекислота имеет наибольшую плотность (при нормальном давлении в сосуде, охлаждаемом до минус 79 град., плотность равна 1,56). Промышленная твердая углекислота имеет белый цвет, по твердости близка к мелу,
ее удельный вес колеблется в зависимости от способа получения в пределах 1,3 - 1,6.

Уравнение состояния. Связь между объемом, температурой и давлением углекислого газа выражается уравнением
V= R T/p - A, где
V - объем, м3/кг;
R - газовая постоянная 848/44 = 19,273;
Т - температура, К град.;
р давление, кг/м2;
А - дополнительный член, характеризующий отклонение от уравнения состояния для идеального газа. Он выражается зависимостью А =(0, 0825 + (1,225)10-7 р)/(Т/100)10/3.

Тройная точка углекислоты. Тройная точка характеризуется давлением 5,28 ата (кг/см2) и температурой минус 56,6 град.
Углекислота может находиться во всех трех состояниях (твердом, жидком и газообразном) только в тройной точке. При давлениях ниже 5,28 ата (кг/см2) (или при температуре ниже минус 56,6 град.) углекислота может находиться только в твердом и газообразном состояниях.
В парожидкостной области, т.е. выше тройной точки, справедливы следующие соотношения
i" x + i"" у = i,
x + у = 1, где,
x и у - доля вещества в жидком и парообразном виде;
i" - энтальпия жидкости;
i"" - энтальпия пара;
i - энтальпия смеси.
По этим величинам легко определить величины x и у. Соответственно для области ниже тройной точки будут действительны следующие уравнения:
i"" у + i"" z = i,
у + z = 1, где,
i"" - энтальпия твердой углекислоты;
z - доля вещества в твердом состоянии.
В тройной точке для трех фаз имеются также только два уравнения
i" x + i"" у + i""" z = i,
x + у + z = 1.
Зная значения i," i"," i""" для тройной точки и используя приведенные уравнения можно определить энтальпию смеси для любой точки.

Теплоемкость. Теплоемкость углекислого газа при температуре 20 град. и 1 ата составляет
Ср = 0,202 и Сv = 0,156 ккал/кг*град. Показатель адиабаты k =1,30.
Теплоемкость жидкой углекислоты в диапазоне температур от -50 до +20 град. характеризуется следующими значениями, ккал/кг*град. :
Град.С -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
Ср, 0,47 0,49 0,515 0,514 0,517 0,6 0,64 0,68

Точка плавления. Плавление твердой углекислоты происходит при температурах и давлениях, соответствующих тройной точке (t = -56,6 град. и р = 5,28 ата) или находящихся выше ее.
Ниже тройной точки твердая углекислота сублимирует. Температура сублимации является функцией давления: при нормальном давлении она равна -78,5 град., в вакууме она может быть -100 град. и ниже.

Энтальпия. Энтальпию пара углекислоты в широком диапазоне температур и давлений определяют по уравнению Планка и Куприянова.
i = 169,34 + (0,1955 + 0,000115t)t - 8,3724 p(1 + 0,007424p)/0,01T(10/3), где
I - ккал/кг, р - кг/см2, Т - град.К, t - град.С.
Энтальпию жидкой углекислоты в любой точке можно легко определить путем вычитания из энтальпии насыщенного пара величины скрытой теплоты парообразования. Точно так же, вычитая скрытую теплоту сублимации, можно определить энтальпию твердой углекислоты.

Теплопроводность . Теплопроводность углекислого газа при 0 град. составляет 0,012 ккал/м*час*град.С, а при температуре -78 град. она понижается до 0,008 ккал/м*час*град.С.
Данные о теплопроводности углекислоты в 10 4 ст. ккал/м*час*град.С при плюсовых температурах приведены в таблице.
Давление, кг/см2 10 град. 20 град. 30 град. 40 град.
Газообразная углекислота
1 130 136 142 148
20 - 147 152 157
40 - 173 174 175
60 - - 228 213
80 - - - 325
Жидкая углекислота
50 848 - - -
60 870 753 - -
70 888 776 - -
80 906 795 670
Теплопроводность твердой углекислоты может быть вычислена по формуле:
236,5/Т1,216 ст., ккал/м*час*град.С.

Коэффициент теплового расширения. Объемный коэффициент расширения а твердой углекислоты рассчитывают в зависимости от изменения удельного веса и температуры. Линейный коэффициент расширения определяют по выражению b = a/3. В диапазоне температур от -56 до -80 град. коэффициенты имеют следующие значения: а *10*5ст. = 185,5-117,0, b* 10* 5 cт. = 61,8-39,0.

Вязкость. Вязкость углекислоты 10 *6ст. в зависимости от давления и температуры (кг*сек/м2)
Давление, ата -15 град. 0 град. 20 град. 40 град.
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

Диэлектрическая постоянная. Диэлектрическая постоянная жидкой углекислоты при 50 - 125 ати, находится в пределах 1,6016 - 1,6425.
Диэлектрическая постоянная углекислого газа при 15 град. и давлении 9,4 - 39 ати 1,009 - 1,060.

Влагосодержание углекислого газа. Содержание водяных паров во влажном углекислом газе определяют с помощью уравнения,
Х = 18/44 * p’/p - p’ = 0,41 p’/p - p’ кг/кг, где
p’ - парциальное давление водяных паров при 100%-м насыщении;
р - общее давление паро-газовой смеси.

Растворимость углекислоты в воде. Растворимость газов измеряется объемами газа, приведенными к нормальным условиям (0 град, С и 760 мм рт. ст.) на объем растворителя.
Растворимость углекислоты в воде при умеренных температурах и давлениях до 4 - 5 ати подчиняется закону Генри, который выражается уравнением
Р = Н Х, где
Р - парциальное давление газа над жидкостью;
Х - количество газа в молях;
Н - коэффициент Генри.

Жидкая углекислота как растворитель. Растворимость смазочного масла в жидкой углекислоте при температуре -20град. до +25 град. составляет 0,388 г в100 СО2,
и увеличивается до 0,718 г в 100 г СО2 при температуре +25 град. С.
Растворимость воды в жидкой углекислоте в диапазоне температур от -5,8 до +22,9 град. составляет не более 0,05% по весу.

Техника безопасности

По степени воздействия на организм человека газообразный диоксид углерода относится к 4-му классу опасности по ГОСТу 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны не установлена, при оценке этой концентрации следует ориентироваться на нормативы для угольных и озокеритовых шахт, установленные в пределах 0,5%.

При применении сухого льда, при использовании сосудов с жидкой низкотемпературной углекислотой должно обеспечиваться соблюдение мер безопасности, предупреждающих обморожение рук и других участков тела работника.

Другие названия: углекислый газ, двуокись углерода, оксид углерода (IV), угольный ангидрид.

Диоксид углерода - неорганическое соединение с химической формулой CO 2 ; газ без цвета и запаха.

Физические свойства

Химические свойства и методы получения

Очистка

Очистка CO 2 , хранящегося в стальных баллонах. Продажный CO 2 ,в стальных баллонах может содержать следующие примеси: водяные пары, , O 2 , N 2 , реже следы H 2 S и SO 2 . В большинстве случаев степень чистоты продажного CO 2 достаточна для проведения химических реакций. Только при более высоких требованиях (например, при физических исследованиях) продажный CO 2 надо подвергать дополнительной очистке. Для этого газ пропускают через насыщенный раствор CuSO 4 , затем через раствор KHCO 3 и, наконец, через установку для фракционирования, которая является частью промышленной установки для получения чистого H 2 S . Для фракционирования CO 2 используют четыре вертикально расположенные промывалки, восемь U-образных трубок для глубокого охлаждения и две ловушки-вымораживателя. Перед последним вымораживателем имеется еще ответвление к ртутному манометру. CO 2 проходит первые четыре U-образные трубки для глубокого охлаждения (выдерживаемые при указанной температуре) и вымораживается в 8. Когда 8 наполняется, открывают кран 9, отпаивают в точке 10 и создают в этой части аппаратуры высокий вакуум. После этого охлаждают остальные четыре 11-образные трубки до -78 °С (сухой лед+ 4-ацетон), снимают охлаждение жидким воздухом с 5, откачивают первый погон газа, а затем уже погружают в сосуд для конденсации 11 в жидкий воздух. Средняя фракция собирается в 11, а остаток - в 8. Фракцию из 11 еще дважды сублимируют и контролируют чистоту газа, определяя давление упругости пара при различных температурах. Газ хранят в 25-литровых стеклянных колбах, которые обезгаживают путем многочасового нагревания в высоком вакууме при 350 °С.

Рис.1. Установка для получения сероводорода.

Сухой лед

«Сухой лед» — твердый диоксид углерода, при обычных условиях (атмосферном давлении и комнатной температуре) переходящий в парообразное состояние, минуя жидкую фазу. По внешнему виду напоминает лед (отсюда название).

Температура сублимации при нормальном давлении -78,5˚ С. Технический «сухой лед» имеет плотность около 1560 кг/м 3 , при возгонке поглощает около 590 кДж/кг (140 ккал/кг) теплоты. Вырабатывается на углекислотных установках.

Список использованной литературы

Волков, А.И., Жарский, И.М. Большой химический справочник / А.И. Волков, И.М. Жарский. - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с ISBN 985-6751-04-7.
Гофман У. , Рюдорф В., Хаас А., Шенк П. В., Губер Ф., Шмайсер М., Баудлер М., Бехер Х.-Й., Дёнгес Э., Шмидбаур Х., Эрлих П., Зайферт Х. И. Руководство по неорганическому синтезу: В 6-ти томах. Т.3. Пер. с. нем./Под ред. Г. Брауэра. - М.: Мир, 1985. - 392 с., ил. [с. 682]

, двуокись углерода , свойства диоксида углерода , получение диоксида углерода

Он не пригоден для поддержания жизни. Однако именно им «питаются» растения, превращая его в органические вещества. К тому же он является своеобразным «одеялом» Земли. Если этот газ вдруг исчезнет из атмосферы, на Земле станет гораздо прохладнее, а дожди практически исчезнут.

«Одеяло Земли»

(двуокись углерода, диоксид углерода, CO 2) формируется при соединении двух элементов: углерода и кислорода. Он образуется в процессе сжигания угля или углеводородных соединений, при ферментации жидкостей, а также как продукт дыхания людей и животных. В небольших количествах он содержится и в атмосфере, откуда он ассимилируется растениями, которые, в свою очередь, производят кислород.

Углекислый газ бесцветен и тяжелее воздуха. Замерзает при температуре −78.5°C с образованием снега, состоящего из двуокиси углерода. В виде водного раствора он образует угольную кислоту, однако она не обладает достаточной стабильностью для того, чтобы ее можно было легко изолировать.

Углекислый газ — это «одеяло» Земли. Он легко пропускает ультрафиолетовые лучи, которые обогревают нашу планету, и отражает инфракрасные, излучаемые с ее поверхности в космическое пространство. И если вдруг углекислый газ исчезнет из атмосферы, то это в первую очередь скажется на климате. На Земле станет гораздо прохладнее, дожди будут выпадать очень редко. К чему это в конце концов приведет, догадаться нетрудно.

Правда, такая катастрофа нам пока еще не грозит. Скорее даже, наоборот. Сжигание органических веществ: нефти, угля, природного газа, древесины - постепенно увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере. Значит, со временем надо ждать значительного потепления и увлажнения земного климата. Кстати, старожилы считают, что уже сейчас заметно теплее, чем было во времена их молодости...

Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная . Ее получают из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Газообразная двуокись углерода - газ без цвета и запаха при температуре 20°С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), плотность - 1,839 кг/м 3 . Жидкая двуокись углерода - просто бесцветная жидкость без запаха.

Нетоксичен и невзрывоопасен. При концентрациях более 5% (92 г/м 3) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека — она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

Получение двуокиси углерода

В промышленности углекислый газ получают из печных газов , из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Смесь газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании разлагается, высвобождая углекислоту. При промышленном производстве газ закачивается в баллоны.

В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами , например мрамора с соляной кислотой.

«Сухой лед» и прочие полезные свойства диоксида углерода

В повседневной практике углекислый газ используется достаточно широко. Например, газированная вода с добавками ароматных эссенций - прекрасный освежающий напиток. В пищевой промышленности диоксид углерода используется и как консервант — он обозначается на упаковке под кодом Е290 , а также в качестве разрыхлителя теста.

Углекислотными огнетушителями пользуются при пожарах. Биохимики нашли, что удобрение... воздуха углекислым газом весьма эффективное средство для увеличения урожайности различных культур. Пожалуй, такое удобрение имеет единственный, но существенный недостаток: применять его можно только в оранжереях. На заводах, производящих диоксид углерода, сжиженный газ расфасовывают в стальные баллоны и отправляют потребителям. Если открыть вентиль, то из отверстия с шипением вырывается... снег. Что за чудо?

Все объясняется просто. Работа, затраченная на сжатие газа, оказывается значительно меньше той, которая требуется на его расширение. И чтобы как-то компенсировать возникающий дефицит, углекислый газ резко охлаждается, превращаясь в «сухой лед» . Он широко используется для сохранения пищевых продуктов и перед обычным льдом имеет значительные преимущества: во-первых, «хладопроизводительность» его вдвое выше на единицу веса; во-вторых, он испаряется без остатка.

Углекислый газ используется в качестве активной среды при сварке проволокой , так как при температуре дуги углекислота разлагается на угарный газ СО и кислород, который, в свою очередь, и входит во взаимодействие с жидким металлом, окисляя его.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Рано или поздно перед каждым серьезным аквариумистом встает вопрос о снабжении аквариума СО2. И неспроста. Зачем он нужен аквариумным растениям?

Итак, СО2 - что это такое? Все мы знаем, что питаются в первую очередь углекислым газом, растворенным в воде. Это и есть СО2. В природе растения получают его из водоема, в котором растут. Поскольку объем воды в природных водоемах очень велик, его концентрация в них обычно постоянна. А вот про аквариумы этого сказать нельзя.

Растения быстро используют весь газ СО2 из аквариумной воды, а само по себе восстановление его концентрации не произойдет, потому что аквариум является замкнутой системой. Даже содержащиеся в нем рыбки не смогут восполнить недостаток СО2, так как они выдыхают настолько мизерную его долю, что ее никогда не хватит для растений. А в итоге аквариумные растения перестают расти.

Кроме того, что растения перестают расти из-за недостатка СО2, вода, в которой его содержание низкое, имеет повышенную жесткость (рН), что губительно для них. Даже неопытные аквариумисты наверняка замечали, что после добавления растений водопроводная вода становится более жесткой, чем была в пустом аквариуме. Это объясняется тем, что способствует появлению в воде угольной кислоты, а она понижает жесткость. То есть важно понимать: чем меньше СО2 в воде, тем выше ее рН.

Как помочь

Для решения вопроса снабжения растений СО2 есть несколько путей. Можно установить специальный баллон и соответствующую аппаратуру, а можно и пойти другим путем и попробовать сделать все необходимое своими руками. Многим такой способ нравится больше. И понятно почему - ведь намного интересней и приятней решить проблему самостоятельно, не прибегая к помощи покупного оборудования.

Единственное, на что стоит обратить полученный результат. Не зная, как все работает в аквариуме, не стоит лезть туда и что-то менять и переделывать, чтобы потом не расстраиваться. Здесь важно не участие, а понимание того, что вы делаете.

В наше время все больше аквариумистов занимается разведением водных растений и самостоятельно решает проблемы с недостатком углекислоты в воде. В какой-то степени такие масштабы вполне могут свести на нет все результаты борьбы с вредными выбросами предприятий и автомобилей, потому что самодельные аквариумные девайсы стали необходимыми и весьма модными, а их объемы порой довольно велики. Конечно, это образное сравнение, но доля правды в этих опасениях есть.

Итак, газ СО2 - что это такое? Как же разобраться с углекислым газом в нашем аквариуме и как производить его недорого и в достаточных количествах? А ведь вполне реально самим сделать такую систему и перезаправлять ее 5-7 раз в год.

Что нужно аквариумным растениям?

Еще раз вспомним о том, что представляет собой СО2 и для чего он необходим растениям в аквариуме. СО2 для аквариума - это нужный растениям источник углерода, как пища для человека. Растения потребляют его на свету, однако в темноте им не меньше нужен кислород. Это первая проблема, с которой сталкиваются начинающие аквариумисты.

Если об этом забывать, то по ночам в аквариуме начнутся заморы. Даже если очевидной гибели флоры и не будет, то растения просто перестанут нормально расти, а это сделает бессмысленными все наши старания.

Другими словами, в аквариуме постоянно должна быть диффузия (аэрация). И кислорода должно хватать и на темную половину суток. Обычно его много в начале дня, но растения, как и дышащие им рыбы, его «выбирают» довольно быстро. В такой ситуации СО2 не только не сможет помочь, но и запросто усугубит проблему.

Не менее часто встречается другое. Новички в аквариумном деле, видя, как их, казалось бы, неприхотливая валлиснерия или несложная в уходе риччия с гигрофилой совершенно отказываются расти, начинают мудрить с CO2 и экспериментировать в надежде на улучшение. А дело вовсе не в недостаточном количестве углекислоты или света. Эти простые в содержании растения прекрасно живут и при меньшем освещении и в менее насыщенной углекислотой воде. Оказывается, что просто-напросто либо растения были куплены «на грани смерти», либо грунт слишком бедный или вода новая, еще не устоявшаяся.

Что важней - свет, удобрения или СО2?

К успеху, проста: СО2 для аквариума, питательные вещества и свет. И относиться к ней нужно не фиктивно, а со всем уважением, потому, что все ее составляющие одинаково важны для жизни растений. Если «разогнать» систему в сторону одной из них, без учета двух остальных, то довольно быстро и неизбежно вы столкнетесь с проявлением закона Либиха вместо того, чтобы любоваться сильной и здоровой флорой в своем искусственном водоеме. Это так называемый эффект качелей. Причем, чем сильней разогнана система, тем большее вмешательство потребуется, а тем временем растения «устают и тоскуют».

В результате вместо бодрой зелени в аквариуме постепенно все тускнеет, а затем и вовсе часть посадок гибнет. Либо вода начнет заполняться водорослями, если наш «бульон» растения не смогут «переварить».

Факторы, влияющие на состав воды в аквариуме

Интересно, что часто, думая о СО2, кислороде, свете и питательных веществах, совершенно забывают о температуре. А она является главным регулятором аквариумного фотосинтеза. Не свет и не СО2, как может показаться. Об этом хорошо осведомлены ботаники, но «аквариумные исследователи» об этом факте забывают довольно часто.

Регуляторная роль таких волн, как инфракрасные, отражает именно эту функцию. Возможно, так происходит из-за того, что в применяемых для аквариумов технологиях изготовления источников света вспоминать о температуре невыгодно. Поэтому делают вид, что она не важна.

Без чего может обойтись любой аквариум?

Аквариум вполне может обойтись без модных и гламурных излишеств. И не только может, но и благополучно обходится. Главное, сбалансировать в системе знания и полученные путем исследований причинно-следственные связи. Если система уже в равновесии, то ее больше не нужно трогать! И не стоит пробовать починить то, что и так исправно работает.

И тем не менее, если аквариумная емкость слишком густо засажена растениями, то даже при хорошем освещении им может на хватать СО2. Особенно это актуально для слабощелочной жесткой воды. Если совмещены и виды, которые могут усваивать только не занятый углекислый газ (это все виды мхов, многие травы, которые растут только в кислой и мягкой воде, лобелии), и эвриионные и стеноионные виды, которые способны извлекать углерод из карбонатов (а это валлиснерия, элодея, эхинодорусы и др.), то концентрация СО2 будет особенно низка.

Вылечить это совсем не сложно, так как достаточно просто заселить в аквариум больше рыбок. В тех аквариумах, в которых с экологией все нормально, и при плотном заселении живностью растения не испытывают недостатка углекислоты даже при довольно мощном свете. Но в любом случае дополнительная доза СО2 будет не лишней и для такого водоема.

Мы подробно рассмотрели роль СО2. Что это такое, теперь тоже наверняка понятно. Осталось научиться его производить дома.

Бражный метод снабжения аквариума углекислотой

Для обогащения аквариума углекислотой проще всего использовать обыкновенную брагу. Однако она нестабильно бродит. Вначале получится переизбыток газа, который будет улетучиваться, создавать парниковый эффект или создаст лишнюю концентрацию СО2 в воде. Затем скорость его производства резко снизится.

Недостатки метода с применением браги

Их всего два:

Необходимость слишком частых перезарядок (1,5-3 недели).
Сложность осуществления контроля работы системы в течение суток.

Однако это не означает, что вам недоступна подача СО2 в аквариум, так как эти недостатки легко решаются при использовании системы с баллоном. Правда, она имеет довольно высокую цену, да и помимо покупки, ее еще необходимо квалифицированно настроить.

Рассмотрим один из рецептов использования такой бражки. Ее достоинство в том, что брожение проходит очень ровно и долго (3-4 месяца). Конечно, ничего нового в науке нет, больше газа не выйдет из такого же количества вещества, но зато аквариум получает необходимый объем СО2 равномерно и медленно. Тем же, кому нужно большое количество углекислоты, этот рецепт ни в коем случае не подойдет, им однозначно требуется баллон СО2. В принципе, никакая брага не подойдет для стабильных высоких концентраций. Но она вполне удовлетворительно справляется с задачей снабжения углекислотой среднестатистического аквариума с плотным "населением", питательным грунтом и хорошей освещенностью, если в его жесткой воде соседствуют эвриионные и стеноионные виды.

Как сделать систему производства СО2 для аквариума своими руками

Используем полиэтиленовую емкость объемом 1,5 и 2 литра. В каждом конкретном случае размеры емкостей могут меняться, в зависимости от объема аквариума и количества необходимой углекислоты.

1. Насыпаем в емкости составляющие: 5-6 столовых ложек (с горкой) сахара, одну ложку соды и 2-3 ложки крахмала (тоже с горкой).

2. Наливаем 1,5-2 кружки воды, как видно на фото.

3. Отправляем все на водяную баню.

Важно: в кастрюле должно быть воды почти по уровень жидкости в бутылках, иначе состав на дне не станет густым, а сверху останется жидким.

4. Варим до консистенции густого киселя, то есть до готовности. Нужно получить очень густую смесь. Если опрокинуть бутылку, то она почти не должна стекать.

4. Остужаем полученные смеси.

Пока бутылки остывают, занимаемся изготовлением герметичных и надежных крышек с аккуратными креплениями для трубок. Ведь СО2 - газ, а значит, и герметизация должны быть очень тщательной. Удобно использовать штуцеры для системы тормозов ВАЗ (примерно 12 руб./пара в магазинах автозапчастей). Нам понадобятся два таких штуцера, прокладки и шайбы на 8 (около 40 руб./пара комплектов в ОБИ), а также пара гаек на 8.

Ножом и разогретым гвоздем нужно проделать отверстие, затем загнать в него резьбой вниз штуцер (резьбой внутрь бутылки). Наверху через шайбу, а внизу по схеме: прокладка/шайба/гайка.

Использовать для герметизации различные клеи нет смысла, поскольку они не дадут требуемой защиты. А вот изготовленная по описанной схеме крышка надежно удержит трубку, при этом вся система подачи СО2 получится довольно стойкой к манипуляциям и перезарядкам.

После того как бутылки остынут, нужно добавить в наш кисель по чайной ложке дрожжей (можно сухих), перед этим тщательно перемешав их в воде. Например, в стакане или рюмке.

Подготовленные таким образом бутылки ставим на места, аккуратно подключаем и не прикасаемся к ним 3-4 месяца. Углекислота выделяется равномерно и медленно, а если использовать слабопроточные реакторы типа «колокол», то весь процесс будет легко контролироваться визуально. Когда уровень в бутылках опустится ниже середины, их пора перезаряжать.

Перезарядка осуществляется просто. Перебродившая смесь снова превращается в жидкость и выливается, на ее место закладывается новая, а вы снова получаете СО2 для аквариума. Своими руками сделанное приспособление на основе пластиковых бутылок с легкостью переживет много таких перезарядок без потери своих качеств. Газ при этом подается круглосуточно.

Виды реакторов для аквариумов

«Колокол» - это выполненный по принципу перевернутого стакана любой реактор. Другими видами реакторов не рекомендуется растворять брагу, поскольку процесс выделения углекислоты станет неуправляемым, а плотность СО2 - неравномерной.
Самый простой реактор подобного типа - это разовый шприц , прикрепленный к стенке аквариума на присоске. Довольно эстетично смотрятся и переделанные поилки для птиц, к тому же они недороги. Вариантов много: от пластикового стакана, перевернутого вверх дном, до сложных конструкций.

Эффективность любого реактора напрямую зависит от «контактного пятна» - размера площади соприкосновения воды с газом. Лаффарт советует на каждые 100 литров воды (жесткостью 10 гр.) делать площадь растворения 30 кв. см. Это не так много - всего-то 5х6 см.

Итак, существует дилемма - изготавливать большой реактор, либо маленький, в котором процесс растворения будет проходить намного лучше, чем в большом.

Такой эффект можно получить, если направить часть воды по тонкой трубке от фильтра под "флейту" для получения "фонтана" внутри реактора. Если организовать такую проточность, например, в реакторе из шприца (20 куб.), то растворение улучшится в несколько раз, а концентрация СО2 будет равномерной. А это равносильно применению реактора типа «колокол», который имеет более громоздкие размеры.

Баллонный метод обогащения СО2

Для больших аквариумов оптимальным методом обогащения воды углекислотой является метод баллонной установки. Такая система состоит из баллона и системы для контроля, то есть редуктора, клапана, фитингов, катушки с разъемами, пневмодросселя и блока питания. Несложно собрать подобную установку самостоятельно, но проще купить уже готовую в магазине, правда, обойдется она в несколько раз дороже.

Достоинства и недостатки баллонного метода

Преимущества:

Стабильность выработки СО2.
Большое количество вырабатываемого газа.
Экономичность.
Если подключить рН-контроллер и газоанализатор СО2, то можно полностью автоматизировать процесс.

Недостатки:

Высокая цена.
Сложность самостоятельной сборки.
Требуется баллон высокого давления.

В заключение

Возвращаясь к выбору генератора СО2, следует упомянуть и о другом типе - химическом. В отличие от генератора, работающего на браге, химический использует реакции кислоты с карбонатами. Как и способ с брагой, такие пригодны для небольших аквариумов - размером до 100 литров. Кроме всего упомянутого в этой статье, есть возможность приобрести в магазине газоанализатор СО2 и с его помощью постоянно контролировать состояние воды в своем искусственном водоеме.

Углекислый газ бесцветный газ с едва ощутимым запахом не ядовит, тяжелее воздуха. Углекислый газ широко распространен в природе. Растворяется в воде, образуя угольную кислоту Н 2 CO 3 , придает ей кислый вкус. В воздухе содержится около 0,03% углекислого газа. Плотность в 1,524 раза больше плотности воздуха и равна 0,001976 г/см 3 (при нулевой температуре и давлении 101,3 кПа). Потенциал ионизации 14,3В. Химическая формула – CO 2 .

В сварочном производстве используется термин «углекислый газ» см. . В «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» принят термин «углекислота» , а в - термин «двуокись углерода» .

Существует множество способов получения углекислого газа, основные из которых рассмотрены в статье .

Плотность двуокиси углерода зависит от давления, температуры и агрегатного состояния, в котором она находится. При атмосферном давлении и температуре -78,5°С углекислый газ, минуя жидкое состояние, превращается в белую снегообразную массу «сухой лед» .

Под давлением 528 кПа и при температуре -56,6°С углекислота может находиться во всех трех состояниях (так называемая тройная точка).

Двуокись углерода термически устойчива, диссоциирует на окись углерода и только при температуре выше 2000°С.

Углекислый газ – это первый газ, который был описан как дискретное вещество . В семнадцатом веке, фламандский химик Ян Баптист ван Гельмонт (Jan Baptist van Helmont ) заметил, что после сжигания угля в закрытом сосуде масса пепла была намного меньше массы сжигаемого угля. Он объяснял это тем, что уголь трансформируется в невидимую массу, которую он назвал «газ».

Свойства углекислого газа были изучены намного позже в 1750г. шотландским физиком Джозефом Блэком (Joseph Black) .

Он обнаружил, что известняк (карбонат кальция CaCO 3) при нагреве или взаимодействии с кислотами, выделяет газ, который он назвал «связанный воздух» . Оказалось, что «связанный воздух» плотнее воздуха и не поддерживает горение.

CaCO 3 + 2HCl = СО 2 + CaCl 2 + H 2 O

Пропуская «связанный воздух» т.е. углекислый газ CO 2 через водный раствор извести Ca(OH) 2 на дно осаждается карбонат кальция CaCO 3 . Джозеф Блэк использовал этот опыт для доказательства того, что углекислый газ выделяется в результате дыхания животных .

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

Жидкая двуокись углерода бесцветная жидкость без запаха, плотность которой сильно изменяется с изменением температуры. Она существует при комнатной температуре лишь при давлении более 5,85 МПа. Плотность жидкой углекислоты 0,771 г/см 3 (20°С). При температуре ниже +11°С она тяжелее воды, а выше +11°С - легче.

Удельная масса жидкой двуокиси углерода значительно изменяется с температурой , поэтому количество углекислоты определяют и продают по массе. Растворимость воды в жидкой двуокиси углерода в интервале температур 5,8-22,9°С не более 0,05%.

Жидкая двуокись углерода превращается в газ при подводе к ней теплоты. При нормальных условиях (20°С и 101,3 кПа) при испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 509 л углекислого газа . При чрезмерно быстром отборе газа, понижении давления в баллоне и недостаточном подводе теплоты углекислота охлаждается, скорость ее испарения снижается и при достижении «тройной точки» она превращается в сухой лед, который забивает отверстие в понижающем редукторе, и дальнейший отбор газа прекращается. При нагреве сухой лед непосредственно превращается в углекислый газ, минуя жидкое состояние. Для испарения сухого льда необходимо подвести значительно больше теплоты, чем для испарения жидкой двуокиси углерода - поэтому если в баллоне образовался сухой лед, то испаряется он медленно.

Впервые жидкую двуокись углерода получили в 1823 г. Гемфри Дэви (Humphry Davy) и Майкл Фарадей (Michael Faraday).

Твердая двуокись углерода «сухой лед», по внешнему виду напоминает снег и лед. Содержание углекислого газа, получаемого из брикета сухого льда, высокое - 99,93-99,99%. Содержание влаги в пределах 0,06-0,13%. Сухой лед, находясь на открытом воздухе, интенсивно испаряется, поэтому для его хранения и транспортировки используют контейнеры. Получение углекислого газа из сухого льда производится в специальных испарителях. Твердая двуокись углерода (сухой лед), поставляемая по ГОСТ 12162.

Двуокись углерода чаще всего применяют :

для создания защитной среды при металлов;
в производстве газированных напитков;
охлаждение, замораживание и хранения пищевых продуктов;
для систем пожаротушения;
для чистки поверхностей сухим льдом.

Плотность углекислого газа достаточно высока, что позволяет обеспечивать защиту реакционного пространства дуги от соприкосновения с газами воздуха и предупреждает азотирование при относительно небольших расходах углекислоты в струе. Углекислый газ является , в процессе сварки он взаимодействует с металлом шва и оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие .

Ранее препятствием для применения углекислоты в качестве защитной среды являлись в швах. Поры вызывались кипением затвердевающего металла сварочной ванны от выделения оксиси углерода (СО) вследствие недостаточной его раскисленности.

При высоких температурах углекислый газ диссоциирует с образованием весьма активного свободного, одноатомного кислорода:

Окисление металла шва выделяющимся при сварке из углекислого газа свободным нейтрализуется содержанием дополнительного количества легирующих элементов с большим сродством к кислороду, чаще всего кремнием и марганцем (сверх того количества, которое требуется для легирования металла шва) или вводимыми в зону сварки флюсами (сварка ).

Как двуокись, так и окись углерода практически не растворимы в твердом и расплавленном металле. Свободный активный окисляет элементы, присутствующие в сварочной ванне, в зависимости от их сродства к кислороду и концентрации по уравнению:

Мэ + О = МэО

где Мэ - металл (марганец, алюминий или др.).

Кроме того, и сам углекислый газ реагирует с этими элементами.

В результате этих реакций при сварке в углекислоте наблюдается значительное выгорание алюминия, титана и циркония, и менее интенсивное - кремния, марганца, хрома, ванадия и др.

Особенно энергично окисление примесей происходит при . Это связано с тем, что при сварке плавящимся электродом взаимодействие расплавленного металла с газом происходит при пребывании капли на конце электрода и в сварочной ванне, а при сварке неплавящимся электродом - только в ванне. Как известно, взаимодействие газа с металлом в дуговом промежутке происходит значительно интенсивнее вследствие высокой температуры и большей поверхности контактирования металла с газом.

Ввиду химической активности углекислого газа по отношению к вольфраму сварку в этом газе ведут только плавящимся электродом.

Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5% (92 г/м 3) углекислый газ оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья. Помещения, где производится сварка с использованием углекислоты, должны быть оборудованы общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией. Предельно допустимая концентрация углекислого газа в воздухе рабочей зоны 9,2 г/м 3 (0,5%).

Углекислый газ поставляется по . Для получения качественных швов используют газообразную и сжиженную двуокись углерода высшего и первого сортов.

Углекислоту транспортируют и хранят в стальных баллонах по или цистернах большой емкости в жидком состоянии с последующей газификацией на заводе, с централизованным снабжением сварочных постов через рампы. В стандартный с водяной емкостью 40 л заливается 25 кг жидкой углекислоты, которая при нормальном давлении занимает 67,5% объема баллона и дает при испарении 12,5 м 3 углекислого газа. В верхней части баллона вместе с газообразной углекислотой скапливается воздух. Вода, как более тяжелая, чем жидкая двуокись углерода, собирается в нижней части баллона.

Для снижения влажности углекислого газа рекомендуется установить баллон вентилем вниз и после отстаивания в течение 10...15 мин осторожно открыть вентиль и выпустить из баллона влагу. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух. Часть влаги задерживается в углекислоте в виде водяных паров, ухудшая при сварке шва.

При выпуске газа из баллона вследствие эффекта дросселирования и поглощения теплоты при испарении жидкой двуокиси углерода газ значительно охлаждается. При интенсивном отборе газа возможна закупорка редуктора замерзшей влагой, содержащейся в углекислоте, а также сухим льдом. Во избежание этого при отборе углекислого газа перед редуктором устанавливают подогреватель газа. Окончательное удаление влаги после редуктора производится специальным осушителем, наполненным стеклянной ватой и хлористым кальцием, силикогелием, медным купоросом или другими поглотителями влаги

Баллон с двуокисью углерода окрашен в черный цвет, с надписью желтыми буквами «УГЛЕКИСЛОТА» .

Беременность и роды