Сублимация сухого льда это химический процесс

Сухой лёд, свойства, получение и применение

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:

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»).

Источник

Эксперимент «Сухой лед»

Этот лед не тает, а сразу превращается в газ

Само название «сухой лед» звучит немного странно, не правда ли? Мы привыкли, что лед быстро тает и превращается в обычную воду… Но тут всё гораздо сложнее. Сухой лед — это на самом деле газ! Поэтому такой лед не тает, а возгоняется, то есть переходит из твердого состояния сразу в газообразное! В этом эксперименте мы рассмотрим различные физические и химические свойства сухого льда.

Реагенты и оборудование:

• сухой лед;
• дистиллированная вода;
• жидкое мыло (жидкость для мытья посуды);
• тимолфталеин;
• фенолфталеин;
• лакмус;
• стеклянная чаша;
• 3 химических стакана.

Пошаговая инструкция

Возьмем кусочек сухого льда и положим его на металлическую ложку. Через несколько секунд он начнет слегка подпрыгивать и дребезжать.

Бросим сухой лед в стеклянную чашу с водой — наблюдаем белый дым и бурное выделение пузырьков газа.

Если же добавить в воду несколько капель жидкости для мытья посуды, появится густая пена из мыльных пузырей, наполненных белым дымом.

Теперь возьмем 3 химических стакана с растворами индикаторов: индигокармином (синий цвет), фенолфталеином (без цвета) и лакмусом (красно-оранжевый цвет). Далее добавим немного гидроксида натрия. Растворы изменили свою окраску: индигокармин стал зеленым, фенолфталеин – малиновым, а лакмус – синим. Добавим в каждый стакан по несколько кусочков сухого льда. Через некоторое время наблюдаем изменение цвета растворов до первоначальной окраски.

Пояснение процессов

Сухой лед — это очень простое вещество (твердая фаза CO₂). Находится в свободной продаже и применяется в основном для транспортировки пищевых продуктов или очистки технических поверхностей. Но в домашней лаборатории сухой лед превращается в бесценный реагент! «Изюминка» сухого льда заключается в том, что он из твердого состояния сразу переходит в газообразное без промежуточной жидкой фазы (такой процесс называется сублимацией).

Температура сублимации диоксида углерода составляет -78,5°С. При контакте с водой сухой лед стремительно переходит из твердого состояния в газообразное. Со стороны это похоже на кипение, только с более ярким и характерным парообразованием. Причем испаряющаяся двуокись углерода тяжелее воздуха (плотность 1,9768 кг/м³ против 1,225 кг/м³), и потому «дым» не поднимается, а стелется по поверхности вокруг емкости с водой.

При добавлении жидкого мыла пузыри выделяющегося газа быстро его вспенивают, и образуется густая пена, наполненная белым углекислым газом.

Если положить сухой лед в металлическую ложку, он будет прыгать и дребезжать. Дело в том, что на теплой металлической поверхности сухой лед очень быстро сублимируется, образуя очаги повышенного давления, из-за чего наша льдинка и «подпрыгивает».

При сублимации сухого льда в воде выделяющийся углекислый газ реагирует с водой, образуя угольную кислоту и меняя кислотность. Это свойство сухого льда можно использовать для красивых цветных превращений с растворами индикаторов. В нейтральной среде индигокармин имеет синюю окраску, лакмус — красно-оранжевую, а фенолфталеин не имеет цвета. При добавлении гидроксида натрия среда становится щелочной, и растворы изменяют свою окраску на зеленую, синюю и малиновую соответственно. При добавлении сухого льда в щелочных растворах образуется угольная кислота. В результате кислотность растворов повышается, среда становится нейтральной и цвет растворов изменяется до первоначального.

Меры предосторожности

Обязательно проводите опыт в перчатках и не допускайте контакта кожи с сухим льдом, чтобы не получить холодный ожог (температура сухого льда равна -78,5 °С).

Вдыхание испарений CO₂ может вызвать головную боль.

Внимание! Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно.

Источник

Что такое сухой лед и почему он так популярен

Как химическое вещество углекислота может пребывать в одном из трех состояний – газообразном, жидком и твердом. В твердом состоянии диоксид углерода больше известен как сухой лед, представляя собой белую ледяную массу, которая при “таянии” сразу преобразуется в газ, минуя жидкую фазу. И без того достаточно широкая сфера применения СО2, начиная от сварочного производства и заканчивая изготовлением пивного газа, благодаря такому свойству расширяется еще больше. Низкая температура и отсутствие жидкости позволяют активно применять углекислоту в пищевой промышленности и некоторых других областях жизнедеятельности человека.

Свойства и специфика изготовления твердого диоксида углерода

СО2 кристаллизуется при температуре ниже -78.3 ºС. При этом сохраняются основные свойства газа:

• отсутствие запаха и вкуса;
• нетоксичность;
• негорючесть.

При нормальном атмосферном давлении углекислый газ не может находиться в жидком состоянии. Этим и обусловлен эффект “сухости”, когда при повышении температуры из сухого льда сразу образуется густое облако СО2. Данный процесс называется сублимацией вещества.

Попытки получить диоксид углерода в твердой фазе датировались еще серединой 19 в., хотя поставить данный процесс на поток удалось только в следующем веке, после чего он постоянно совершенствовался. Сегодня технологическая цепочка производства замороженной углекислоты выглядит так:

1. Под высоким давлением газ сжижается.
2. Жидкий СО2 поступает в теплообменник, где доводится до температуры отверждения.
3. Полученные снежные хлопья отправляются на формование, где преобразуются в гранулы или ледяные глыбы.

Для хранения диоксида углерода в замороженном состоянии необходимо поддерживать соответствующие температурные условия, иначе неизбежен процесс сублимации. Например, если сухой лед хранить в обычной морозильной камере, то интенсивность испарения варьируется от 1% до 10% в сутки.

Применение сухого льда

В обычных условиях углекислота не может долго находиться в твердом состоянии, однако длительность сублимации является достаточной, чтобы охлаждать другие продукты во время перевозок на большие расстояния. Настоящий бум популярности возник в 30-х годах прошлого века в США, когда это вещество стали активно применять при перевозке пищевых продуктов с помощью железнодорожного транспорта. Даже с учетом длительности поездок между западным и восточным побережьем, диоксид углерода прекрасно справлялся со своей задачей.

Охлаждающая способность углекислого газа становится полезна во время выездной торговли мороженым или другими скоропортящимися продуктами. Даже в аэропортах не могут обойтись без этого компонента, снабжая им термобоксы, которые способны сохранять свежие обеды на протяжении многочасового перелета.

Поскольку в процессе испарения ледяной углекислоты образуется сухой белый дым, это свойство часто применяется для создания дополнительных эффектов во время фотосессий или съемок видеоклипов. Также этот продукт очень популярен в ресторанном и барном деле. С его помощью охлаждают бокалы, о чем подробно было рассказано здесь.

Варианты эксплуатации сухого льда не ограничиваются вышеперечисленными примерами, он также часто используется для хранения цветов, очистки поверхности от сложных загрязнений, хранения и транспортировки медпрепаратов, химических опытов и др.

Вопросы безопасности

Сам по себе газ СО2 является безопасным для человека, однако при работе с его охлажденным вариантом необходимо придерживаться следующих мер:

• Нельзя работать без защитных перчаток.
• При хранении и перевозке больших объемов льда следует контролировать постоянную проветриваемость помещения.
• Хранение в герметичных контейнерах может привести к их разрыву из-за возросшего внутреннего давления.
• Нельзя допускать прямого контакта отвержденного СО2 с продуктами питания, поскольку чрезмерно низкая температура может привести к непредвиденным реакциям и разложению продукта на компоненты.
• Для утилизации твердого диоксида углерода достаточно оставить его в помещении с открытыми окнами и подождать, пока он полностью испарится.

Приобрести углекислоту для реализации различных задач промышленности можно в компании «Промтехгаз» — одного из ведущих поставщиков газовой продукции и оборудования в Московском регионе.

Источник

Сухой лёд: что это такое и как с ним обращаться. Простые правила

Сухим льдом называется твёрдая форма диоксида углерода — CO2, он же углекислый газ. Называется льдом, потому что выглядит похоже: белые холодные куски.

Очень холодные: температура, при которой сухой лёд перестает быть «льдом» и превращается в газ (то, что мы видим как туман), -79 градусов Цельсия. Сухой лёд не может храниться долго — даже если положить его в контейнер с термоизоляцией, то он постепенно будет испаряться (примерная скорость исчезновения — от 2,5 до 5 килограммов в сутки).

В хозяйстве это весьма полезная вещь: им и сантехники пользуются, и мороженщики, и бармены. Одни с его помощью перекрывают воду в трубах (ледяная пробка), другие охлаждают продукты или поддерживают красоту ледяных фигур из настоящего льда. Способов применения масса. Его можно даже в напитки добавлять: красиво и не токсично.

Кстати, генераторы тумана тоже на нём работают.

Но чтобы было красиво и безопасно, необходимо соблюдать определенные условия. Правила безопасности использования сухого льда — это не сверхъестественное знание, все предостережения обусловлены простой логикой.

• Не стоит трогать его голыми руками. Руки мерзнут, краснеют и болят, даже когда зимой в -5 по улице идешь без перчаток. Представляете, что будет, если схватиться за предмет, температура которого чуть-чуть не дотягивает до -100? А будет сильнейшее обморожение. Так что трогать вещество без перчаток не следует. Сухой лед фактически замораживает клетки кожи. Полученная травма будет очень похожа на ожог. И уж точно нельзя тянуть сухой лёд в рот.
• Сухой лёд — это углекислый газ в твердой форме, который при обычных условиях превращается в газ. Именно по этой причине его нельзя использовать в закрытых помещениях — дышать просто будет нечем. А если сухой лед кинуть в теплую воду, то скорость перехода из твердого в газообразное состояние будет очень высокой. CO2, который был белым куском, очень резко станет частью той смеси, которой мы дышим. Если в воздухе диоксида углерода слишком много, то высок риск, что тело, миновав этапы «головокружение» и «тошнота», просто отключится. Человек может не успеть покинуть помещение и потеряет сознание. Если вынести бессознательное тело вовремя никто не сможет, и дышать все так же будет нечем, то сами знаете, чем это может закончится . Токсичной считается концентрация CO2 выше 5 процентов.

Нормальный состав воздуха — 78 процентов азота, 21 процент кислорода и только 0,035 процента углекислого газа.

• Нельзя просто взять и выбросить остатки сухого льда в раковину или в закрывающийся мусорный бак. В первом случае потом возможно придется потратиться на замену труб, а во втором — бак может разорвать из-за скопления газа в изолированном пространстве. Просто нужно ждать пока сухой лёд сам не превратится в газ, положив оставшийся кусок на поверхность, которая выдержит холод.

Источник