Сухой лёд, свойства, получение и применение.
Сухой лёд – это твёрдая форма углекислого газа – бинарного химического соединения углерода и кислорода, имеющее формулу CO2.
Сухой лёд, формула, молекула, строение, состав, вещество
Требования безопасности при обращении с сухим льдом
Физические свойства сухого льда
Сухой лёд, формула, молекула, строение, состав, вещество:
Сухой лёд – это твёрдый углекислый газ (диоксид углерода, двуокись углерода, углекислота, оксид углерода (IV), угольный ангидрид).
Сухой лёд – это твёрдая форма углекислого газа – бинарного химического соединения углерода и кислорода, имеющее формулу CO2.
Химическая формула сухого льда такая же как у обычного углекислого газа CO2.
Строение молекулы сухого льда, структурная формула сухого льда аналогичны строению и структурной формуле углекислого газа:
При обычных условиях (атмосферном давлении и комнатной температуре) сухой лёд переходит в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Однако переход из твердого состояния в газообразное достаточно медленный. В связи с этим при контакте с твердой двуокисью углерода веществом достаточно быстро наступает обморожение, которое может стать критическим.
Температура сублимации при нормальном атмосферном давлении равна −78,5 °С (194,65 K). При возгонке поглощает около 590 кДж/кг (140 ккал/кг) теплоты.
По внешнему виду сухой лёд напоминает обычный лёд (отсюда название) или снегоподобную массу. Но в отличие от водяного льда он имеет температуру в -78,5°C. Имеет кислый «содовый» запах.
Сухой лёд сжимается в небольшие гранулы или более крупные блоки.
Плотность сухого льда около 1560 кг/м³.
Растворяется в воде. В 100 граммах воды растворяется 0,3803 грамма CO2 при 16 °C, 0,3369 грамма CO2 – при 20 °C, 0,2515 грамма CO2 – при 30 °C. Растворяясь в воде, образует угольную кислоту Н2CO3. Нерастворенная в воде часть углекислого газа улетучивается, вызывая быстрое понижение температуры жидкости и образуя над водой плотный туман, который представляет опасность для жизни и здоровья из-за высокого содержания в нем CO2 и снижения объемной доли кислорода. В свою очередь жидкость может затвердеть. Туман от сухого льда парит над землей или поверхностью предмета (жидкости и т.п.).
Двуокись углерода негорюча, но в ее атмосфере может поддерживаться горение активных металлов, например, щелочных металлов и щелочноземельных – магния, кальция, бария.
Твердая двуокись углерода нетоксична, невзрывоопасна.
Сухой лёд (как и углекислый газ) препятствует ростку бактерий, вирусов и гниению продуктов.
В остальном свойства сухого льда аналогичны свойствам углекислого газа.
Требования безопасности при обращении с сухим льдом:
По степени воздействия на организм человека двуокись углерода относится к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.
Твердая двуокись углерода нетоксична, невзрывоопасна.
Твердая двуокись углерода может вызывать обмораживание кожи и поражение слизистой оболочки глаз.
Брать твердую двуокись углерода незащищенными руками не разрешается. При измельчении и фасовке сухого льда рекомендуется надевать защитные очки и рукавицы.
Обслуживающий персонал должен иметь: противогаз шланговый изолирующий, защитные очки, суконные рукавицы, телогрейку.
Газообразная двуокись углерода, содержащаяся в воздухе рабочей зоны до 0,5% по объему, не представляет опасности для здоровья; при более высоком содержании – оказывает вредное влияние на здоровье человека.
Двуокись углерода тяжелее воздуха в полтора раза и может накапливаться в слабопроветриваемых помещениях у пола и в приямках, а также во внутренних объемах оборудования для получения, хранения и транспортирования газообразной, жидкой и твердой двуокиси углерода, снижая содержание кислорода в воздухе, что может вызвать явления кислородной недостаточности и удушья.
Помещения для производства твердой двуокиси углерода, а также помещения для хранения контейнеров, заполненных двуокисью углерода, должны быть оборудованы общеобменной приточно-вытяжной и аварийной вентиляцией.
(см. ГОСТ 12162-77 «Двуокись углерода твердая. Технические условия», ГОСТ 8050-85 «Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия»).
Физические свойства сухого льда:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Химическая формула | CO2 |
| Синонимы и названия иностранном языке | углекислый газ (рус.)
углерода двуокись (рус.) углерода диоксид (рус.) угольный ангидрид (рус.) оксид углерода (IV) carbon dioxide (англ.) |
| Тип вещества | неорганическое |
| Внешний вид | лёд или снегоподобная масса |
| Цвет | бесцветный или белый |
| Вкус | кисловатый вкус |
| Запах | кисловатый «содовый» запах |
| Агрегатное состояние (при температуре менее –78,5 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | твердое вещество (при повышении температуры возгоняется) |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при -79 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 1561 |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при -79 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 | 1,561 |
| Плотность (состояние вещества – жидкость, при -60 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 1190 |
| Плотность (состояние вещества – жидкость, при -60 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 | 1,19 |
| Плотность (состояние вещества – жидкость, при -37 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 1101 |
| Плотность (состояние вещества – жидкость, при -37 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 | 1,101 |
| Плотность (состояние вещества – жидкость, при 0 °C и атмосферном давлении 35,5 атм.), кг/м3 | 925 |
| Плотность (состояние вещества – жидкость, при 0 °C и атмосферном давлении 35,5 атм.), г/см3 | 0,925 |
| Плотность (состояние вещества – газ, при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 1,9768 |
| Плотность (состояние вещества – газ, при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 | 0,0019768 |
| Температура сублимации (возгонки), °C | -78,5 |
| Молярная масса, г/моль | 44,01 |
| Растворимость в воде, г/100 г | 0,3803 при 16 °C,
0,3369 при 20 °C, 0,2515 при 30 °C |
| Удельная теплота испарения, кДж/кг | 379,5 |
| Удельная теплота плавления, кДж/кг | 205 |
| Энтальпия плавления ΔHпл, кДж/моль | 8,37 |
| Энтальпия возгонки ΔHвозг, кДж/моль | 25,23 |
| Давление паров, мм.рт.ст. | 0,000001 (при -186,4°C),
0,00001 (при -180,7°C), 0,0001 (при -174,3°C), 0,001 (при -166,8°C), 0,01 (при -158°C), 2,31 (при -130°C), 9,81 (при -120°C), 34,63 (при -110°C), 104,81 (при -100°C), 279,5 (при -90°C), 672,2 (при -80°C), 1486,1 (при -70°C), 3073,1 (при -60°C), 5127,8 (при -50°C), 7545 (при -40°C), 10718 (при -30°C), 14781 (при -20°C), 19872 (при -10°C), 26142 (при 0°C), 33763 (при 10°C), 42959 (при 20°C), 54086 (при 30°C) |
Получение сухого льда:
В промышленности сухой лёд получают путем охлаждения углекислого газа при высоком давлении.
Применение сухого льда:
Сухой лёд используют в различных областях промышленности и быту:
– в качестве охлаждающего средства для сохранения и охлаждения пищевых продуктов, медикаментов и пр. при их транспортировке и хранении без использования холодильных установок. В отличии от воды сухой лёд «таит», не оставляя воды;
– в качестве охлаждающего средства для быстрой заморозки пищевых продуктов, лабораторных образцов и пр.;
– в качестве охлаждающего средства для быстрой заморозки разливов нефти;
– в качестве охлаждающего вещества в различных промышленных процессах;
– для создания визуальных эффектов (на концертах, театрах и пр.);
– в пищевой промышленности для газирования напитков, изготовления мороженого и пр.;
– как источник углекислого газа для защиты пищевых продуктов от насекомых и других вредителей без использования токсичных веществ в складских помещениях и контейнерах;
– в медицине;
– в системах пожаротушения и в огнетушителях;
– для струйной очистки различных поверхностей и оборудования (т.н. метод криогенного бластинга);
– в сельском хозяйстве для обеспечения сохранности зерна, т.к. углекислый газ замедляет процессы жизнедеятельности в заложенном на хранение зерне, что позволяет сохранять его дольше, чем без его применения, а также подавляет дыхание и препятствует жизнедеятельности вредоносных микроорганизмов и насекомых-вредителей;
– в цветоводстве для обеспечения сохранности цветов, т.к. поддержание стабильной низкой температуры значительно замедляет процесс цветения;
– в животноводстве для клеймения рогатого скота и лошадей;
– для борьбы с грызунами. Гранулированный сухой лед засыпают в нору грызуна, спустя некоторое время углекислый газ вытесняет из нее кислород;
– в химической промышленности для замедления многих химических реакций.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com.