Диоксид углерода

Диокси́д углеро́да или двуо́кись углеро́да (также оксид углерода(IV), углеки́слый газ, у́гольный ангидри́д, углекислота́^[5], формула — CO₂) — химическое вещество, представляющее собой бинарное неорганическое соединение в форме кислотного оксида, молекула которого состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода.

Диоксид углерода
Общие
Систематическое наименование	Оксид углерода​(IV)​
Традиционные названия	углекислый газ диоксид углерода углекислота двуокись углерода сухой лёд (в твёрдом состоянии)
Хим. формула	CO2
Рац. формула	CO2
Физические свойства
Состояние	Газообразное
Молярная масса	44,01 г/моль
Плотность	газ (0 °C): 1,9768 кг/м3 жидкость (0 °С, 35,5 ат): 925 кг/м3 тв. (−78,5 °C): 1560 кг/м3 г/см³
Динамическая вязкость	8,5⋅10−5 Па·с (10 °C, 5,7 МПа)
Энергия ионизации	13,77 эВ[1]
Скорость звука в веществе	269 м/с
Термические свойства
Температура
• сублимации	−78,5 °C
Тройная точка	−56,6 °C, 0,52 МПа [2]
Критическая точка	31 °C, 7,38 МПа
Критическая плотность	467 кг/м3 см³/моль
Уд. теплоёмк.	849 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	0,0166 Вт/(м·K)
Энтальпия
• образования	−394 кДж/моль
• плавления	9,02 кДж/моль
• кипения	16,7 кДж/моль
• сублимации	26 кДж/моль
Удельная теплота испарения	379,5 кДж/кг
Удельная теплота плавления	205 кДж/кг
Давление пара	5 724 862,5 Па
Химические свойства
Растворимость
• в воде	1,48 кг/м3 г/100 мл
Структура
Дипольный момент	0 Кл·м[1]
Классификация
Рег. номер CAS	124-38-9
PubChem	280
Рег. номер EINECS	204-696-9
SMILES	C(=O)=O
InChI	InChI=1S/CO2/c2-1-3 CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E290
RTECS	FF6400000
ChEBI	16526
Номер ООН	1013
ChemSpider	274
Безопасность
Предельная концентрация	9 г/м3 (5000 ppm) долговременное воздействие, 54 г/м3 (30 000 ppm) кратковременное воздействие (<15 мин) [3]
ЛД50	LC50: 90 г/м3 (5 мин, человек, ингаляция)[4]
Токсичность	Нетоксичен. Опасен лишь в очень больших количествах (обладает удушающим действием). Негорюч.
Фразы безопасности (S)	S9, S23, S36
NFPA 704	0 1 0 SA
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

При нормальных условиях диоксид углерода — это бесцветный газ, без вкуса и практически без запаха (в больших концентрациях с кисловатым «содовым» запахом).

Плотность при нормальных условиях — 1,98 кг/м³ (в 1,5 раза тяжелее воздуха). При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное (возгонка). Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.

Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет в среднем 0,04 %^[6]. Углекислый газ легко пропускает излучение в ультрафиолетовой и видимой частях спектра, которое поступает на Землю от Солнца и обогревает её. В то же время он поглощает испускаемое Землёй инфракрасное излучение и является одним из парниковых газов, вследствие чего должен участвовать в процессе глобального потепления^[7]. Изначально, до появления жизни, углекислый газ составлял основу атмосферы Земли и его уровень снижался от десятков процентов до долей одного в результате процесса фотосинтеза. Постоянный рост содержания этого газа в атмосфере наблюдается с начала индустриальной эпохи. Деятельность человека, прежде всего сжигание ископаемого топлива, увеличила его долю в атмосфере Земли примерно с 280 ppm (частей на миллион) в начале индустриализации до 407,8 ppm в 2018 году^[8][9]. Рост содержания углекислого газа выше, до определённой концентрации, приводит к появлению облаков из углекислоты, что ведёт к похолоданию^{[10][нет в источнике]}. Оба эти явления объясняют, почему температурные условия существования жизни на Земле относительно стабильны в течение миллиардов лет.^{[источник не указан 1134 дня]}

История

Двуокись углерода была одним из первых газов, получивших название. В XVII веке фламандский химик Йохан Баптиста ван Гельмонт заметил, что масса древесного угля уменьшалась, когда он сжигался, потому что масса оставшейся золы была меньше массы используемого древесного угля. Его интерпретация заключалась в том, что остальная часть древесного угля превратилась в невидимое вещество, которое он назвал газом или spiritus sylvestre («лесной дух»)^[11].

Свойства углекислого газа более тщательно изучил шотландский врач Джозеф Блэк. В 1754 году он обнаружил, что при смешивании растворов карбоната кальция с кислотами выделяется газ, который он назвал "неподвижным воздухом"^[12]. Он понял, что этот газ тяжелее воздуха и не поддерживает процессы горения. Когда газ вводили в раствор гидроксида кальция, он мог образовывать осадок. С помощью этого явления Джозеф Блэк показал, что углекислый газ содержится в дыхании млекопитающих и выделяется в результате микробиологической ферментации. Его работа доказала, что газы могут участвовать в химических реакциях, и внесла свой вклад в дело теории флогистона^[13].

Джозефу Пристли удалось создать первую газированную воду в 1772 году, переведя серную кислоту в известковый раствор и растворив полученный диоксид углерода в стакане с водой^[14]. Однако Уильям Браунригг^[англ.] обнаружил связь между углекислым газом и угольной кислотой гораздо раньше. В 1823 году Гэмфри Дэви и Майкл Фарадей сжижали углекислый газ, увеличив давление^[15]. Первое описание твёрдого углекислого газа принадлежит Адриену Тилорье, который открыл в 1834 году герметичный контейнер с жидким углекислым газом и обнаружил, что при самопроизвольном испарении происходит охлаждение, с образованием в результате твёрдого СО₂^[16].

Нахождение в природе

Основные статьи: Углекислый газ в атмосфере Земли и Геохимический цикл углерода

Углекислый газ содержится в атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере. Обмен углерода между ними происходит в основном за счёт двуокиси углерода. В 2015 году в атмосфере содержалось примерно около 830 гигатонн (830 миллиардов тонн) углерода в форме двуокиси углерода^[17]. Гидросфера содержит около 38 тератонн углерода в виде физически растворённого диоксида углерода, а также растворённых гидрокарбонатов и карбонатов. Литосфера содержит самую большую долю химически связанного диоксида углерода. Карбонатные породы, такие как кальцит и доломит, содержат около 60 петатонн углерода^[18]. Кроме того, большие количества углерода хранятся в районах вечной мерзлоты, таких как тундры арктических и полярных антарктических регионов, в бореальных хвойных лесах или высоких горах и на болотах^[19][20][21].

Свойства

Физические

Изотермы углекислого газа на диаграмме Эндрюса

Фазовая диаграмма диоксида углерода. В области давлений ниже давления в тройной точке на диаграмме имеется только линия сублимации, то есть твёрдый и жидкий диоксид углерода сосуществовать не могут. Это объясняет, почему при атмосферном давлении сухой лёд не плавясь возгоняется и превращается сразу в углекислый газ

Диоксид углерода (углекислый газ) — бесцветный газ, при малых концентрациях в воздухе не имеет запаха, при больших концентрациях имеет характерный кисловатый запах газированной воды. Тяжелее воздуха приблизительно в 1,5 раза.

Молекула углекислого газа линейна, расстояние от центра центрального атома углерода до центров двух атомов кислорода 116,3 пм.

При температуре −78,3 °С кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». Сухой лёд при атмосферном давлении не плавится, а испаряется, не переходя в жидкое состояние, температура сублимации −78 °С. Жидкий диоксид углерода можно получить при повышении давления. Так, при температуре 20 °С и давлении свыше 6 МПа (~60 атм) газ сгущается в бесцветную жидкость. В тлеющем электрическом разряде светится характерным бело-зелёным светом.

Негорюч, но в его атмосфере может поддерживаться горение активных металлов, например, щелочных металлов и щёлочноземельных — магния, кальция, бария.

Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений. Растворим в воде (0,738 объёмов углекислого газа в одном объёме воды при 15 °С).

Химические

По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует нестойкую угольную кислоту. Реагирует со щелочами с образованием её солей — карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).

Оксид углерода(IV) останавливает горение, вытесняя кислород из зоны реакции. В нём горят только некоторые активные металлы^[22]:

${\displaystyle {\ce {2Mg + CO2 -> 2MgO + C}}}$.

Взаимодействие с оксидом активного металла:

${\displaystyle {\ce {CaO + CO2 -> CaCO3}}}$.

При растворении в воде образует равновесную смесь раствора диоксида углерода и угольной кислоты, причём равновесие сильно сдвинуто в сторону разложения кислоты:

${\displaystyle {\ce {CO2\uparrow +H2O\rightleftarrows H2CO3}}}$.

Реагирует со щелочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов:

${\displaystyle {\ce {Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 v + H2O}}}$ (качественная реакция на углекислый газ),

${\displaystyle {\ce {KOH + CO2 -> KHCO3}}}$.

Биологические

Во вдыхаемом человеком воздухе углекислый газ практически отсутствует, а в выдыхаемом воздухе его содержится около 4 % (объёмных)

Организм человека выделяет приблизительно 1 кг углекислого газа в сутки^[23].

Этот углекислый газ переносится от тканей, где он образуется в качестве одного из конечных продуктов метаболизма, по венозной системе и затем выделяется с выдыхаемым воздухом через лёгкие. Таким образом, содержание углекислого газа в крови велико в венозной системе, уменьшается в капиллярной сети лёгких, и мало в артериальной крови. Содержание углекислого газа в пробе крови часто выражают в терминах парциального давления, то есть давления, которое бы имел содержащийся в пробе крови в данном количестве углекислый газ, если бы весь объём пробы крови занимал только он^[24].

Содержание углекислого газа в крови человека приблизительно таково:

Референтные значения или средние значения парциального давления углекислого газа в крови (pCO₂)

Единицы измерения	Газ венозной крови	Альвеолярный лёгочный газ	Газ артериальной крови
кПа	5,5[25]—6,8[25]	4,8	4,7[25]—6,0[25]
мм рт. ст.	41—51	36	35[26]—45[26]

Углекислый газ транспортируется в крови тремя различными способами (точное соотношение каждого из этих трёх способов транспортировки зависит от того, является ли кровь артериальной или венозной).

• Бо́льшая часть углекислого газа (от 70 % до 80 %) преобразуется ферментом карбоангидразой эритроцитов в ионы гидрокарбоната^[27] при помощи реакции ${\displaystyle {\ce {CO2 + H2O -> H2CO3 -> H^+ + HCO3^-}}}$.
• Около 5—10 % углекислого газа растворено в плазме крови^[27].
• Около 5—10 % углекислого газа связано с гемоглобином в виде карбаминосоединений (карбогемоглобин)^[27].

Гемоглобин, основной кислород-транспортирующий белок эритроцитов крови, способен транспортировать как кислород, так и углекислый газ. Однако углекислый газ связывается с гемоглобином в ином месте, чем кислород. Он связывается с N-терминальными концами цепей глобина, а не с гемом. Однако благодаря аллостерическим эффектам, которые приводят к изменению конфигурации молекулы гемоглобина при связывании, связывание углекислого газа понижает способность кислорода к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении кислорода, и наоборот — связывание кислорода с гемоглобином понижает способность углекислого газа к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении углекислого газа. Помимо этого, способность гемоглобина к преимущественному связыванию с кислородом или с углекислым газом зависит также и от pH среды. Эти особенности очень важны для успешного захвата и транспорта кислорода из лёгких в ткани и его успешного высвобождения в тканях, а также для успешного захвата и транспорта углекислого газа из тканей в лёгкие и его высвобождения там.

Углекислый газ является одним из важнейших медиаторов ауторегуляции кровотока. Он является мощным вазодилататором. Соответственно, если уровень углекислого газа в ткани или в крови повышается (например, вследствие интенсивного метаболизма — вызванного, скажем, физической нагрузкой, воспалением, повреждением тканей, или вследствие затруднения кровотока, ишемии ткани), то капилляры расширяются, что приводит к увеличению кровотока и соответственно к увеличению доставки к тканям кислорода и транспорта из тканей накопившейся углекислоты. Кроме того, углекислый газ в определённых концентрациях (повышенных, но ещё не достигающих токсических значений) оказывает положительное инотропное и хронотропное действие на миокард и повышает его чувствительность к адреналину, что приводит к увеличению силы и частоты сердечных сокращений, величины сердечного выброса и, как следствие, ударного и минутного объёма крови. Это также способствует коррекции тканевой гипоксии и гиперкапнии (повышенного уровня углекислоты)^{[источник не указан 1661 день]}.

Ионы гидрокарбоната очень важны для регуляции pH крови и поддержания нормального кислотно-щелочного равновесия. Частота дыхания влияет на содержание углекислого газа в крови. Слабое или замедленное дыхание вызывает респираторный ацидоз, в то время как учащённое и чрезмерно глубокое дыхание приводит к гипервентиляции и развитию респираторного алкалоза.

Кроме того, углекислый газ также важен в регуляции дыхания. Хотя организм человека требует кислорода для обеспечения метаболизма, низкое содержание кислорода в крови или в тканях обычно не стимулирует дыхание (вернее, стимулирующее влияние нехватки кислорода на дыхание слишком слабо и «включается» поздно, при очень низких уровнях кислорода в крови, при которых человек нередко уже теряет сознание). В норме дыхание стимулируется повышением уровня углекислого газа в крови. Дыхательный центр гораздо более чувствителен к повышению уровня углекислого газа, чем к нехватке кислорода. Как следствие этого, дыхание сильно разрежённым воздухом (с низким парциальным давлением кислорода) или газовой смесью, вообще не содержащей кислорода (например, 100 % азотом или 100 % закисью азота) может быстро привести к потере сознания без возникновения ощущения нехватки воздуха (поскольку уровень углекислоты в крови не повышается, ибо ничто не препятствует её выдыханию). Это особенно опасно для пилотов военных самолётов, летающих на больших высотах (в случае аварийной разгерметизации кабины пилоты могут быстро потерять сознание). Эта особенность системы регуляции дыхания также является причиной того, почему в самолётах стюардессы инструктируют пассажиров в случае разгерметизации салона самолёта в первую очередь надевать кислородную маску самим, прежде чем пытаться помочь кому-либо ещё — делая это, помогающий рискует быстро потерять сознание сам, причём даже не ощущая до последнего момента какого-либо дискомфорта и потребности в кислороде^[27].

Датчик содержания углекислого газа в помещении

Углекислый газ накапливается в помещении при недостаточной вентиляции. При содержании его в воздухе выше 1000 ppm, то есть 0,1% объёмной концентрации, человек ощущает вялость, затруднённое дыхание («духота»). Превышением по санитарным нормативам считается уровень выше 1400 ppm. При таком показателе уже трудно выполнять работу, трудно нормально засыпать. При уровне более 3000 ppm (0,3%) человек испытывает тошноту, учащается пульс^[28]. Углекислый газ при концентрации его в воздухе 7-10% (70 000 — 100 000 ppm) может привести к удушью и потере сознания даже при присутствии достаточного количества кислорода^[29].

Дыхательный центр человека пытается поддерживать парциальное давление углекислого газа в артериальной крови не выше 50 мм ртутного столба. При сознательной гипервентиляции содержание углекислого газа в артериальной крови может снизиться до 10—20 мм ртутного столба, при этом содержание кислорода в крови практически не изменится или увеличится незначительно, а потребность сделать очередной вдох уменьшится как следствие уменьшения стимулирующего влияния углекислого газа на активность дыхательного центра. Это является причиной того, почему после некоторого периода сознательной гипервентиляции легче задержать дыхание надолго, чем без предшествующей гипервентиляции. Такая сознательная гипервентиляция с последующей задержкой дыхания может привести к потере сознания до того, как человек ощутит потребность сделать вдох. В безопасной обстановке такая потеря сознания ничем особенным не грозит (потеряв сознание, человек потеряет и контроль над собой, перестанет задерживать дыхание и сделает вдох, дыхание, а вместе с ним и снабжение мозга кислородом восстановятся, а затем восстановится и сознание). Однако в других ситуациях, например, перед нырянием, это может быть опасным (потеря сознания и потребность сделать вдох наступят на глубине, и в отсутствие сознательного контроля в дыхательные пути попадёт вода, что может привести к утоплению)^{[источник не указан 2596 дней]}. Именно поэтому гипервентиляция перед нырянием опасна и не рекомендуется.

Получение

• В промышленных количествах углекислота выделяется из дымовых газов, или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов^[30] (известняк, доломит) или при производстве алкоголя (спиртовое брожение). Смесь полученных газов промывают раствором карбоната калия, которые поглощают углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании или при пониженном давлении разлагается, высвобождая углекислоту. В современных установках получения углекислого газа вместо гидрокарбоната чаще применяется водный раствор моноэтаноламина, который при определённых условиях способен абсорбировать ${\displaystyle {\ce {CO2}}}$, содержащийся в дымовом газе, а при нагреве отдавать его; таким образом отделяется готовый продукт от других веществ.

• Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона.

Аппарат Киппа

В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора, мела или соды с соляной кислотой, используя, например, аппарат Киппа^[30]:

${\displaystyle {\ce {CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}}}$.

Использование реакции серной кислоты с мелом или мрамором приводит к образованию малорастворимого сульфата кальция, который замедляет реакцию, и который удаляется значительным избытком кислоты с образованием кислого сульфата кальция.

Для приготовления сухих напитков может быть использована реакция пищевой соды с лимонной кислотой или с кислым лимонным соком. Именно в таком виде появились первые газированные напитки. Их изготовлением и продажей занимались аптекари.

Также для получения углекислого газа применяется экзотермическая реакция горения углерода в кислороде^[30]:

${\displaystyle {\ce {C + O2 -> CO2 ^ + 394 kJ}}}$.

Применение

• 
  Автоцистерна для перевозки сжиженной двуокиси углерода
• 
  Углекислотный огнетушитель в вагоне Московского метрополитена
• 
  Советский автомат по продаже газированной воды
• 
  Бытовой баллончик со сжиженным углекислым газом
• 
  Пневматический пистолет, использующий баллончик со сжиженным углекислым газом

В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290.

В криохирургии используется как одно из основных веществ для криоабляции новообразований.

Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения и в огнетушителях. Автоматические углекислотные установки для пожаротушения различаются по системам пуска, которые бывают пневматическими, механическими или электрическими.

При сооружении московского метро в XX веке жидкая углекислота использовалась для заморозки грунта.

Устройство для подачи углекислого газа в аквариум может включать в себя резервуар с газом. Простейший и наиболее распространённый метод получения углекислого газа основан на конструкции для изготовления алкогольного напитка браги. При брожении выделяемый углекислый газ вполне может обеспечить подкормку аквариумных растений^[31].

Углекислый газ используется для газирования лимонада, газированной воды и других напитков. Углекислый газ используется также в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его распад с выделением кислорода. Выделяющийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители, такие как марганец и кремний. Другим следствием влияния кислорода, также связанного с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в инертной среде.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Хранение углекислоты в стальном баллоне в сжиженном состоянии выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. В стандартный 40-литровый баллон заливают около 20 кг сжиженного углекислого газа, и при комнатной температуре в баллоне будет находиться жидкая фаза, а давление составит примерно 6 МПа (60 кгс/см²). Если температура будет выше +31 °С, то углекислота перейдёт в сверхкритическое состояние с давлением выше 7,36 МПа. Стандартное рабочее давление для обычного 40-литрового баллона составляет 15 МПа (150 кгс/см²), однако он должен безопасно выдерживать давление в 1,5 раза выше, то есть 22,5 МПа, — таким образом, работа с подобными баллонами может считаться вполне безопасной.

Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при их посадке внатяжку) и так далее. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются углекислотные установки.

Методы регистрации

Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации СО₂ в атмосфере используется для экологических и научных исследований, для изучения парникового эффекта. Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов, основанных на принципе инфракрасной спектроскопии и других газоизмерительных систем. Медицинский газоанализатор для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется капнограф. Для измерения низких концентраций СО₂ (а также CO) в технологических газах или в атмосферном воздухе можно использовать газохроматографический метод с метанатором и регистрацией на пламенно-ионизационном детекторе^[32].

Изменения концентрации атмосферного углекислого газа (кривая Килинга). Измерения в обсерватории на горе Мауна-Лоа, Гавайи.

Ежегодные колебания концентрации атмосферной углекислоты на планете определяются, главным образом, растительностью средних (40—70°) широт Северного полушария.

Вегетация в тропиках практически не зависит от сезона, сухой пояс пустынь 20—30° (обоих полушарий) даёт малый вклад в круговорот углекислоты, а полосы суши, наиболее покрытые растительностью, расположены на Земле асимметрично (в Южном полушарии в средних широтах находится океан).
Поэтому с марта по сентябрь вследствие фотосинтеза содержание СО₂ в атмосфере падает, а с октября по февраль — повышается. Вклад в зимний прирост дают как окисление древесины (гетеротрофное дыхание растений, гниение, разложение гумуса, лесные пожары), так и сжигание ископаемого топлива (угля, нефти, газа), заметно увеличивающееся в зимний сезон^[33].

Большое количество углекислоты растворено в океане.

Углекислый газ составляет значительную часть атмосфер некоторых планет Солнечной системы: Венеры, Марса.

Физиологическое действие

Углекислый газ^[34] нетоксичен, однако при вдыхании его повышенных концентраций в воздухе по воздействию на воздуходышащие живые организмы его относят к удушающим газам^[англ.].

В соответствии с ГОСТом 12.1.007-76 диоксид углерода относится к вредным веществам IV класса опасности^[35][36].

Растворённый в крови углекислый газ активирует дыхательный центр мозга в физиологических и несколько повышенных концентрациях. Незначительные повышения концентрации, вплоть до 0,2—0,4 % (2000—4000 ppm), в помещениях приводят к развитию у людей сонливости и слабости. В значительно более высоких концентрациях он приводит к снижению или устранению рефлекторного респираторного раздражителя, сначала к угнетению дыхания и, наконец, к остановке дыхания^[37]. От 5 % углекислого газа во вдыхаемом воздухе возникают головные боли и головокружение, при более высоких концентрациях учащённое сердцебиение (тахикардия), повышение артериального давления, одышка и потеря сознания, так называемая углекислотная анестезия. Концентрация углекислого газа свыше 8 % приводит к отравлению с последующим смертельным исходом в течение 30-60 минут^[38][39]. Накопление углекислого газа в крови называется гиперкапнией.

Для помещений нормальным является уровень CO₂ около 600 ppm (частей на миллион). Повышенные концентрации углекислого газа снижают когнитивные способности людей. Уже при 1200 ppm расширяются кровеносные сосуды в мозге, снижается активность нейронов и уменьшается объём коммуникации между регионами мозга^[40]. В школьных классах типичной является концентрация 2000—2500, а общий разброс значений — от 1000 до 6000, это вызывает обеспокоенность у исследователей^[41], поскольку выявлено снижение результатов учеников, выполняющих тестовые задания в душных помещениях^[42].

Влияние на взрослых здоровых людей	Концентрация углекислого газа, ppm
Нормальный уровень на открытом воздухе	350—450
Приемлемые уровни	<600
Жалобы на несвежий воздух	>1200
Общая вялость	1000—2500
Максимально допустимая концентрация в течение 8 часового рабочего дня	5000
Лёгкое отравление, учащается пульс и частота дыхания, тошнота и рвота	30 000
Добавляется головная боль и лёгкое нарушение сознания	50 000
Потеря сознания, в дальнейшем — отравление с последующим смертельным исходом	100 000

Вдыхание воздуха с повышенной концентрацией этого газа не приводит к долговременным расстройствам здоровья. После удаления пострадавшего из атмосферы с высокой концентрацией углекислого газа быстро наступает полное восстановление здоровья и самочувствия^[43].

Рекомендуемая ПДК в воздухе рабочей зоны для диоксида углерода составляет 9000 мг/м^{3[44][уточнить]}.

В культуре

• CO₂ — песня DJ Smash и Artik & Asti.

См. также

• Углекислый газ в атмосфере Земли
• Жидкий диоксид углерода
• Угольная кислота
• Выхлопные газы
• Лимнологическая катастрофа
• Глобальное потепление
• Торговля эмиссионными квотами
• Монооксид углерода

Примечания

1. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
2. Carbon Dioxide - Thermophysical Properties  (неопр.). Дата обращения: 23 ноября 2018. Архивировано 24 ноября 2018 года.
3. Carbon dioxide: Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH)  (неопр.). Дата обращения: 7 марта 2020. Архивировано 20 апреля 2018 года.
4. ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования  (неопр.). Дата обращения: 20 мая 2023. Архивировано 13 апреля 2023 года.
5. Раков Э. Г., Углерода диоксид, 2016.
6. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide (англ.). National Oceanic and Atmospheric Administration. Дата обращения: 24 сентября 2013. Архивировано 5 февраля 2018 года.
7. Jochem Marotzke; Martin Stratmann. Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft (нем.). — München: C. H. Beck, 2015. — S. 9—22. — ISBN 978-3-406-66968-2, 3-406-66968-9.
8. Eggleton, R. A. A short introduction to climate change (англ.). — Cambridge: CUP, 2012. — 240 p. — ISBN 978-1-139-52435-3, 1-139-52435-6, 978-1-139-62739-9, 1-139-62739-2, 978-1-283-94302-4, 1-283-94302-6, 978-1-139-62794-8, 1-139-62794-5, 1-139-62705-8, 978-1-139-62705-4. Архивировано 21 апреля 2020 года.
9. Treibhausgas-Konzentration erreicht neuen Rekordwert (нем.). klimareporter°. Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 21 октября 2020 года.
10. Chen Zhou, Mark D. Zelinka & Stephen A. Klein. Impact of decadal cloud variations on the Earth’s energy budget (англ.). Nature Geoscience. Дата обращения: 4 декабря 2019. Архивировано 13 октября 2019 года.
11. Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie. — Braunschweig. — С. 35. — XII, 472 S с. — ISBN 978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
12. Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie. — Braunschweig. — С. 50. — XII, 472 S с. — ISBN 978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
13. Brock, William H. 1936-. Viewegs Geschichte der Chemie. — Braunschweig. — С. 72. — XII, 472 S с. — ISBN 978-3-528-06645-1, 3-528-06645-8, 3-540-67033-5, 978-3-540-67033-9.
14. Joseph Priestley. XIX. Observations on different kinds of air. // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1772-01-01. — Т. 62. — С. 147–264. — ISSN 0261-0523. — doi:10.1098/rstl.1772.0021. Архивировано 12 октября 2020 года.
15. XVIII. On the application of liquids formed by the condensation of gases as mechanical agents (EN) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1823-12-31. — Т. 113. — С. 199–205. — ISSN 2053-9223 0261-0523, 2053-9223. — doi:10.1098/rstl.1823.0020.
16. Joost Mertens. Du côté d'un chimiste nommé Thilorier // L'Année balzacienne. — 2003. — Т. 4, вып. 1. — С. 251. — ISSN 0084-6473. — doi:10.3917/balz.004.0251.
17. Die Zukunft des Klimas : neue Erkenntnisse, neue Herausforderungen : ein Report der Max-Planck-Gesellschaft. — München: C.H. Beck, 2015. — С. 125. — 123-136 с. — ISBN 978-3-406-66968-2, 3-406-66968-9.
18. Kappas, M. (Martin). Klimatologie : Klimaforschung im 21. Jahrhundert - Herausforderung für Natur- und Sozialwissenschaften. — Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag, 2009. — С. 159. — 1 online resource с. — ISBN 978-3-8274-2242-2, 3-8274-2242-6.
19. Permafrost - Auf dünnem Eis (нем.). Deutschlandfunk. Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 22 октября 2020 года.
20. International Permafrost Association Country Reports (англ.). International Permafrost Association. Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 31 августа 2020 года.
21. NABU - Moore und Klimawandel (нем.). NABU - Naturschutzbund Deutschland e.V.. Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 20 января 2021 года.
22. Егоров А. С. Репетитор по химии — Ростов-на-Дону: «Феникс», 2009.
23. 7. How much carbon dioxide do humans contribute through breathing? Frequent Questions - Emissions (англ.). US EPA. Дата обращения: 4 декабря 2019. Архивировано 2 февраля 2011 года.
24. Charles Henrickson. Chemistry (англ.). — Cliffs Notes, 2005. — ISBN 0-7645-7419-1.
25. Пересчитано из значений в мм. рт. ст. с использованием коэффициента пересчёта 0,133322 кПа/мм. рт. ст.
26. Таблица референсных значений. Юго-Западный медицинский центр при Университете Далласа.
27. Carbon dioxide  (неопр.). solarnavigator.net. Дата обращения: 12 октября 2007. Архивировано из оригинала 14 сентября 2008 года.
28. Допустимое содержание СО2 в помещениях  (неопр.). Дата обращения: 25 октября 2022. Архивировано 25 октября 2022 года.
29. "Carbon Dioxide as a Fire Suppressant: Examining the Risks". U.S. Environmental Protection Agency. Архивировано 2 октября 2015. Дата обращения: 29 сентября 2012.
30. Glinka, Nikolaj Leonidovič (1882-1965). Obŝaâ himiâ. — Izd. 27-e ster. — Leningrad: "Himiâ", 1988. — 702, [2] s. с. — ISBN 5724500035, 9785724500036.
31. Большая Энциклопедия Нефти и Газа.
32. ГОСТ 31371.6-2008 (ИСО 6974-6:2002). Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределённости. Часть 6. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов C₁ — C₈ с использованием трёх капиллярных колонок  (рус.). Docs.cntd.ru. — М.: Стандартинформ, 2009.. Дата обращения: 4 декабря 2019. Архивировано 4 декабря 2019 года.
33. Бялко А. В. Растения убыстряют рост // Природа. — 1996. — № 10. (по Keeling C.D., Whorf Т.P., Wahlen M., van der Plicht J. (1995). "Interannual extremes in the rate of rise of atmospheric carbon dioxide since 1980". Nature. 375 (6533): 666–670. Bibcode:1995Natur.375..666K. doi:10.1038/375666a0.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка))
34. Carbon dioxide poisoning: a literature review of an often forgotten cause of intoxication in the emergency department  (неопр.). Дата обращения: 3 марта 2020. Архивировано 1 ноября 2020 года.
35. ГОСТ 12.1.005-76. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования
36. ГОСТ 8050-85 Двуокись углерода  (неопр.). Дата обращения: 20 мая 2023. Архивировано 20 мая 2023 года.
37. Rauchvergiftungen/Vergiftungen durch Gase (TK)  (неопр.). web.archive.org (4 июня 2010). Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано из оригинала 4 июня 2010 года.
38. Deutsches Rotes Kreuz. Vergiftungen und Hilfe bei Erbrechen - Erste Hilfe (нем.). DRK e.V. (17 июня 2020). Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано 23 октября 2020 года.
39. Carbon Dioxide - Life and Death  (неопр.). web.archive.org (22 мая 2013). Дата обращения: 22 сентября 2020. Архивировано из оригинала 22 мая 2013 года.
40. Greenwood, Veronique. Is Conference Room Air Making You Dumber? : [англ.] : [арх. 21 января 2020] // The New York Times : газ. — 2019. — 6 May.
41. Ventilation rates and carbon dioxide concentrations in schools. — In: Ventilation with Outdoor Air : [англ.] : [арх. 11 января 2020] // Berkeley Lab : [сайт]. — 2019.
42. Сорокин, Андрей. «Глобальное потепление отупляет. От этого уже страдают школьники и офисные работники» : [арх. 11 января 2020] // Republic : [сайт]. — 2020. — 7 января.
43.  (англ.) Glatte Jr H. A., Motsay G. J., Welch B. E. Carbon Dioxide Tolerance Studies (англ.) // Brooks AFB, TX School of Aerospace Medicine Technical Report. — 1967. — Vol. SAM—TR—67—77. Архивировано 9 мая 2008 года.
44. ПДК вредных веществ в воздухе рабочих помещений

Литература

• Вукалович М. П., Алтунин В. В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. — М.: Атомиздат, 1965. — 456 с.
• Гродник М. Г., Величанский А. Я. Проектирование и эксплуатация углекислотных установок. — М.: Пищевая промышленность, 1966. — 275 с.
• Раков Э. Г. Углерода диоксид (рус.) // Большая российская энциклопедия. — М.: Большая российская энциклопедия, 2016. — Т. 32. — С. 662—663.
• Тезиков А. Д. Производство и применение сухого льда. — М.: Госторгиздат, 1960. — 128 с.
• Талянкер Ю. Е. Особенности хранения баллонов со сжиженным газом // Сварочное производство. — 1972. — № 11.

Ссылки

Фотографии

Производственная ёмкость со сжиженным углекислым газом

Полуприцеп-цистерна для перевозки сжиженной двуокиси углерода

Баллоны с жидкой углекислотой

Бытовая ёмкость со сжиженным углекислым газом

Упаковка бытовых баллончиков со сжиженным углекислым газом

Сифон для газированной воды, использующий баллончик со сжиженным углекислым газом

• International Chemical Safety Card 0021 Архивная копия от 13 февраля 2008 на Wayback Machine (англ.)
• CID 280 Архивная копия от 18 января 2012 на Wayback Machine — PubChem (англ.)
• CO₂ Диоксид углерода, свойства, применение Архивная копия от 13 февраля 2021 на Wayback Machine (англ.)
• Фазовая диаграмма (давление-температура) для диоксида углерода
• Диоксид углерода в 3D
• Dry Ice information Архивная копия от 3 апреля 2004 на Wayback Machine (англ.)
• Phase Diagram of Carbon Dioxide (англ.)
• Experiment 071 — Triple Point Phase Transition for Carbon Dioxide
• CO₂ как природный рефрежерант — FAQs (англ.)
• Великобритания разрабатывает метод сохранения двуокиси углерода
• Онлайн калькулятор свойств CO₂ Архивная копия от 30 сентября 2011 на Wayback Machine (англ.)