二氧化碳化學性質(zhì)較穩(wěn)定,僅在高溫條件下可與鎂等金屬元素反應,也可與紅熱的炭發(fā)生反應生成有毒氣體一氧化碳;二氧化碳氣體與水反應生成碳酸,是一種不穩(wěn)定的弱酸,遇升溫易分解成二氧化碳和水。二氧化碳本身無毒,但在空氣中含量達到3%時,人體會感到呼吸急促,達到10%時,就會喪失知覺、呼吸停止而死亡。二氧化碳引起人員死亡的主因為二氧化碳派出氧氣導致人員窒息。
隨著工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和尾氣排放量劇增,大氣中二氧化碳含量不斷提高,二氧化碳能吸收地面反射的紅外輻射,在地球周圍形成絕熱層,阻止熱量向外層空間擴散,使平均氣溫上升,這就是二氧化碳過量排放造成的溫室效應。
化工上使用的二氧化碳多數(shù)為化肥廠、煤化工的副產(chǎn)物,是經(jīng)過二氧化碳提煉提純廠進行尾氣回收后提純?nèi)コs質(zhì)后進入工業(yè)或視頻加工應用領域。二氧化碳可用于制造碳酸鈉,及作為碳酸飲料的填充添加劑,例如啤酒、可樂。使用固體二氧化碳(干冰)冷凍水果或肉類,即可保持低溫,又無多余水分,還可隔絕氧氣延長保質(zhì)期。二氧化碳還是有效的滅火材料,可用于不能用水來撲滅的火災,如油、電、金屬鈉引起的火災?!?/span>
“干冰”的故事:在美國南部的得克薩斯州,一個鉆探隊曾遇到了一件怪事:當他們用鉆探機往地下打孔勘探油礦時,突然有一股強大的氣流從管口噴出,立刻在管口形成一大堆雪花似的”冰”。好奇的勘探隊員用這些“冰”滾起了雪球。可后來許多隊員的手被凍傷,接著皮膚開始發(fā)黑、起膿皰。那雪花似的“冰”就是固體二氧化碳,其溫度約在零下78攝氏度,因氣化后不會產(chǎn)生水分而顧名“干冰”。
二氧化碳是植物的重要營養(yǎng)物質(zhì)。每一片葉子中的葉綠素在日光照射下都能完成一個很奇妙的變化,把葉子吸收的二氧化和根部輸送來的水分轉(zhuǎn)變?yōu)樘?、淀粉以及氧氣,光合作用?/span>6CO2+6H2O =C6H12O6+6O2其中C6H12O6就是葡萄糖,再經(jīng)轉(zhuǎn)化就生成淀粉等。在這個過程中,日光中的能量被吸收了,變成儲存在淀粉中的能量,成為地球上生命活動的能源。
二氧化碳與油漆,通常我們的油漆,都是具有揮發(fā)性的有機溶劑。涂上油漆后,溶劑就揮發(fā)出來,揮發(fā)的時間較長,而且還給環(huán)境造成污染,污染物中有許多有毒氣體和致癌物。美國一家公司研制出一種用二氧化碳做溶劑的油漆,克服了常用尤其給人帶來的危害。二氧化碳是氣體,不能做溶劑。他們采用的辦法是:在一定溫度下增大壓力,使二氧化碳處于氣態(tài)與液態(tài)相互轉(zhuǎn)變的一種狀態(tài)。這樣,就可做溶劑使油漆溶解。所用二氧化碳是合成氨廠、煉油廠的副產(chǎn)品,并不需要制取。使用二氧化碳噴漆,干得快,光澤好,不會產(chǎn)生有毒污染。
在現(xiàn)代化倉庫里常充入二氧化碳,防止糧食蟲蛀和蔬菜腐爛,延長保存期。固態(tài)的二氧化碳即“干冰”,主要用作致冷劑,用飛機在高空噴撒“干冰”,可以使空氣中水蒸氣冷凝,形成人工降雨;在實驗室里,“干冰”與乙醚等易揮發(fā)液體混合,可以提供-77℃C左右的低溫浴。“干冰”還可以做食品速凍保鮮劑。在農(nóng)業(yè)上,溫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,可以增進植物的光合作用。促進農(nóng)作物生長,增加產(chǎn)量。在自然界,二氧化碳保證了綠色植物進行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要。
除課本里提及的二氧化碳的各種用途外,尚有下列一些用途。
1.人體呼吸的有效刺激因素,它通過對人體外化學感受器的刺激,興奮呼吸中摳。如果一個人長時間吸入純氧,體內(nèi)二氧化碳濃度過低,可導致呼吸停止。因此,臨床上把5%二氧化碳與95%氧氣的混合氣體、應用于一氧化碳中毒、溺水、休克、堿中毒的治療和麻醉上的應用。液態(tài)二氧化碳低溫手術(shù)的用途也較廣泛。
2.貯藏糧食、水果、蔬菜。用二氧化碳貯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細菌、霉菌、蟲子生長,避免變質(zhì)和有害健康的過氧化物產(chǎn)生,并能保鮮和維持食品原有的風味和營養(yǎng)成分。二氧化碳不會造成谷物中藥物殘留和大氣污染。用二氧化碳通入大米倉庫24h,能使99%的蟲子死亡。
3.作為萃取劑。國外普遍利用二氧化碳進行食品、飲料。油料、香料、藥物等加工萃取。
4.用二氧化碳與氫氣做原料,可生產(chǎn)甲醇、甲烷、甲醚、聚碳酸酯等化工原料和新燃料。
5、作為油田注入劑??捎行У仳?qū)油和提高石油的采油率。
6.注入地下難于開采的煤層,使煤層氣化,獲得化工所需的合成氣體和居間物。
7.保護電弧焊接,既可避免金屬表而氧化,又可使焊接速度提高大約9倍。有的科學家認為,大氣中二氧化碳加倍,將使糧食平均增產(chǎn)超過30%,棉花增長80%以上,小麥和水稻一類作物增產(chǎn)36%。