คาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์ (อังกฤษ: carbon dioxide) หรือ CO₂ เป็นก๊าซไม่มีสี ซึ่งหากหายใจเอาก๊าซนี้เข้าไปในปริมาณมาก ๆ จะรู้สึกเปรี้ยวที่ปาก เกิดการระคายเคืองที่จมูกและคอ เนื่องจากอาจเกิดการละลายของแก๊สนี้ในเมือกในอวัยวะ ก่อให้เกิดกรดคาร์บอนิกอย่างอ่อน

คาร์บอนไดออกไซด์

Ball-and-stick model of carbon dioxide Space-filling model of carbon dioxide
ชื่อ
IUPAC name Carbon dioxide
ชื่ออื่น Carbonic acid gas Carbonic anhydride Carbonic dioxide Carbonic oxide Carbon(IV) oxide Methanedione R-744 (refrigerant) R744 (refrigerant alternative spelling) น้ำแข็งแห้ง (สถานะของแข็ง)
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	124-38-9 Y
3D model (JSmol)	รูปภาพแบบโต้ตอบ รูปภาพแบบโต้ตอบ
3DMet	B01131
Beilstein Reference	1900390
ChEBI	CHEBI:16526 Y
ChEMBL	ChEMBL1231871 N
เคมสไปเดอร์	274 Y
ECHA InfoCard	100.004.271
EC Number	204-696-9
เลขอี	E290 (preservatives)
Gmelin Reference	989
KEGG	D00004 Y
MeSH	Carbon+dioxide
ผับเคม CID	280
RTECS number	FF6400000
UNII	142M471B3J Y
UN number	1013 (แก๊ส), 1845 (ของแข็ง)
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID4027028
InChI InChI=1S/CO2/c2-1-3 Y Key: CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/CO2/c2-1-3 Key: CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYAO
SMILES O=C=O C(=O)=O
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	CO2
มวลโมเลกุล	44.009 g·mol−1
ลักษณะทางกายภาพ	แก๊สไร้สี
กลิ่น	Low concentrations: none High concentrations: sharp; acidic[1]
ความหนาแน่น	1562 kg/m3 (ของแข็งที่ 1 atm (100 kPa) และ −78.5 °C (−109.3 °F)) 1101 kg/m3 (ของเหลวที่ความอิ่มตัว −37 °C (−35 °F)) 1.977 kg/m3 (แก๊สที่ 1 atm (100 kPa) และ 0 °C (32 °F))
จุดวิกฤติ (T, P)	304.128(15) K[2] (30.978(15) °C), 7.3773(30) MPa[2] (72.808(30) atm)
Sublimation conditions	194.6855(30) K (−78.4645(30) °C) ที่ 1 atm (0.101325 MPa)
ละลายในน้ำ	1.45 g/L at 25 °C (77 °F), 100 kPa (0.99 atm)
ความดันไอ	5.7292(30) MPa, 56.54(30) atm (20 °C (293.15 K))
pKa	6.35, 10.33
Magnetic susceptibility (χ)	−20.5·10−6 cm3/mol
การนำความร้อน	0.01662 W·m−1·K−1 (300 K (27 °C; 80 °F))[3]
ดัชนีหักเหแสง (nD)	1.00045
ความหนืด	14.90 μPa·s at 25 °C (298 K)[4] 70 μPa·s at −78.5 °C (194.7 K)
Dipole moment	0 D
โครงสร้าง
โครงสร้างผลึก	Trigonal
รูปร่างโมเลกุล	เส้นตรง
อุณหเคมี
ความจุความร้อน (C)	37.135 J/(K·mol)
Std molar entropy (S⦵298)	214 J·mol−1·K−1
Std enthalpy of formation (ΔfH⦵298)	−393.5 kJ·mol−1
เภสัชวิทยา
ATC code	V03AN02 (WHO)
ความอันตราย
NFPA 704 (fire diamond)	[5][6] 2 0 0 SA
ปริมาณหรือความเข้มข้น (LD, LC):
LCLo (lowest published)	90,000 ppm (162,000 mg/m3)(human, 5 min)[7]
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)	TWA 5000 ppm (9000 mg/m3)[8]
REL (Recommended)	TWA 5000 ppm (9000 mg/m3), ST 30,000 ppm (54,000 mg/m3)[8]
IDLH (Immediate danger)	40,000 ppm (72,000 mg/m3)[8]
เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS)	Sigma-Aldrich
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน
แอนไอออนอื่น ๆ	Carbon disulfide Carbon diselenide Carbon ditelluride
แคทไอออนอื่น ๆ	Silicon dioxide Germanium dioxide Tin dioxide Lead dioxide
carbon oxidesที่เกี่ยวข้อง	Carbon monoxide Carbon suboxide Dicarbon monoxide Carbon trioxide
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง	Carbonic acid Carbonyl sulfide
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa อ้างอิงกล่องข้อมูล

คาร์บอนไดออกไซด์มีความหนาแน่น 1.98 kg/m³ ซึ่งเป็นประมาณ 1.5 เท่าของอากาศ โมเลกุลประกอบด้วยพันธะคู่ 2 พันธะ (O=C=O) หรือ CO2 น้ำหนักโมเลกุล 44.01 ^[9]ไม่ติดไฟและไม่ทำปฏิกิริยา

คาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะของแข็ง เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง หรือ solid carbon dioxide เตรียมได้จากการนำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มาผ่านกระบวนการอัดและทำให้เย็นลงภายใต้ความดันสูงกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์เหลว แล้วลดความดันลงอย่างรวดเร็วโดยการพ่นคาร์บอนไดออกไซด์เหลวสู่ความดันบรรยากาศ ผลที่ได้คือเกล็ดน้ำแข็งคล้ายเกล็ดหิมะแล้วจึงนำมาอัดเป็นรูป^[10]

คาร์บอนไดออกไซด์จะกลายเป็นของแข็งที่มีสีขาวอุณหภูมิ -78 องศาเซลเซียส โดยไม่ผ่านการเป็นของเหลวก่อน หากต้องการทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นของเหลว ต้องใช้ความดันไม่น้อยกว่า 5.1 บรรยากาศ

คาร์บอนไดออกไซด์สามารถละลายน้ำได้ 1 เปอร์เซนต์ของสารละลายนั้นจะกลายเป็นกรดคาร์บอนิกซึ่งจะเปลี่ยนรูปเป็นไบคาร์บอเนตและคาร์บอเนตในภายหลัง

การทดสอบแก๊สคาร์บอนได้ออกไซด์ สามารถทำได้ 2 วิธี คือ

• 1. นำธูปที่ติดไฟอยู่เข้าไปในหลอดทดลองที่มีคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ ไฟจะดับ เพราะคาร์บอนไดออกไซด์ไม่ได้ช่วยในการติดไฟของสาร จึงนำมาใช้เป็นก๊าซดับเพลิงได้
• 2. ผ่านแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ไปในน้ำปูนใส (แคลเซียมไฮดรอกไซด์) น้ำปูนใสจะขุ่น เนื่องจากเกิดแคลเซียมคาบอเนตเกิดขึ้น

ประโยชน์ของน้ำแข็งแห้ง

ด้านอุตสาหกรรม

• การบดเย็น (Cold Grinding) น้ำแข็งแห้งช่วยบดวัสดุสังเคราะห์ที่แตกยาก เช่น Plexiglas, PVC , Resin , Epoxy , ABS , Polypropylene , Vinyl และอื่น ๆ ด้วยการทำให้เย็นจัดบดแตกได้ง่าย
• การลดอุณหภูมิ (Low Temperature Refrigerant) ในอุตสาหกรรมเคมีและอิเล็กทรอนิกส์ น้ำแข็งแห้งเป็นตัวทำความเย็นต่ำที่หาได้ง่ายและใช้งานอย่างกว้างขวางในห้องปฏิบัติการ โรงงานนำร่อง ตู้ทดสอบอุณหภูมิต่ำทุกชนิด สายพานการผลิต และการประกอบชิ้นส่วน อิเล็กทรอนิกซ์
• การให้ความเย็นและก๊าซเฉื่อย (Inerting and Cooling) การใส่น้ำแข็งแห้งลงในถังผสมสารเคมี นอกจากจะช่วยให้เกิดความเย็นแล้วยังสามารถช่วยปกคลุมสารเคมี มิให้เกิดปฏิกิริยาในถัง

ด้านการขนส่ง

• บรรจุน้ำ แข็งแห้งน้ำหนักเบาไว้ในตู้คอนเทนเนอร์เพื่อป้องกันอาหารพวกเนื้อสัตว์ เนื้อไก่ ผัก ผลไม้ หรืออาหารทะเลมิให้เน่าเสียระหว่างการขนส่ง

และประโยชน์ในด้านอื่น ๆ เช่น

• ในอุตสาหกรรมอาหารประเภทไอศกรีม นม เบเกอรี่ ไส้กรอก และเนื้อสัตว์ เพื่อถนอมอาหารในขั้นตอนการผลิตหรือในการขนส่งหรือเก็บอาหารสำหรับเสิร์ฟบนเครื่อง

บิน^[11]

คาร์บอนไดออกไซด์ยังใช้สำหรับการผลิตน้ำอัดลมหรือโซดา และยังมีผสมในเบียร์ได้ตามธรรมชาติอีกด้วย อย่างไรก็ตาม เบียร์บางยี่ห้อได้มีการใส่คาร์บอนไดออกไซด์โดยเจตนาด้วย

ข้อควรระวังจากการใช้น้ำแข็งแห้ง

• หากจับต้องน้ำแข้งแห้งด้วยมือเปล่าหรือสัมผัสกับผิวหนังโดยตรงก็จะทำให้ผิวหนังไหม้ได้จากความเย็นจัด ( frost – bite ) ได้น้ำแข็งถือว่าเป็นวัตถุอันตรายชนิดหนึ่ง
• ซึ่งเกิดจากการบรรจุน้ำแข็งแห้งในภาชนะปิดสนิทไม่มีช่องระบายอาจทำให้เกิดการสะสมของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมา เมือถึงระดับหนึ่งจะเกิดแรงดันและระเบิดในที่สุด ดังนั้นในการขนส่งน้ำแข็งแห้งปริมาณมาก ๆ จะต้องเก็บในภาชนะบรรจุน้ำแข็งโดยเฉพาะที่มีช่องระบายอากาศ นอกจากจะเป็นการป้องกันการระเบิดแล้วยังช่วยลดอัตราการระเหิดของน้ำแข็งได้
• การเก็บน้ำแข็งแห้งปริมาณมาก ๆในห้องแคบ ๆ หรือห้องเพดานต่ำที่การระบายอากาศไม่ดีพอ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมาแทนที่ออกซิเจนที่ทำให้ขาดอากาศหายใจได้^[12]

การปฐมพยาบาลเบื้องต้นจากอันตรายของน้ำแข็งแห้ง

• กรณีถูกน้ำแข็งแห้งกัดให้ล้างมือทันทีด้วยน้ำสะอาดในปริมาณมากและไปพบแพทย์
• การรักษาภาวะได้รับคาร์บอนไดออกไซด์เกิน (ร่วมกับภาวะขาดออกซิเจน) ต้องนำผู้ป่วยออกจากสภาวะขาดอากาศ หรือบริเวณที่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สะสมอยู่มากออกมาให้เร็วที่สุดก่อน ตรวจดูทางเดินหายใจ ถ้าหมดสติและไม่หายใจแล้ว ต้องรีบทำการช่วยหายใจ หน่วยกู้ชีพอาจพิจารณาใส่ท่อช่วยหายใจเพื่อรักษาชีวิต และรีบให้ออกซิเจนเสริมด้วยความรวดเร็ว จากนั้นรีบนำส่งพบแพทย์^[13]

เกร็ดความรู้เพิ่มเติม

เป็นที่รู้กันดีว่าแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าอากาศจึงมักจะลอยอยู่ในระดับต่ำ ดังนั้นหากจำเป็นต้องทำงานร่วมกับน้ำแข็งแห้ง ในพื้นที่แคบหรือพื้นที่กว้างที่ระบบถ่ายเทอากาศไม่สะดวก ควรมีการวางระบบระบายอากาศไว้บริเวณด้านล่างของพื้นที่ และถ้าในอากาศมีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่าร้อยละ 5 จะทำให้เกิดพิษได้

อ้างอิง

2. Span R, Wagner W (1996-11-01). "A New Equation of State for Carbon Dioxide Covering the Fluid Region from the Triple‐Point Temperature to 1100 K at Pressures up to 800 MPa". Journal of Physical and Chemical Reference Data. 25 (6): 1519. Bibcode:1996JPCRD..25.1509S. doi:10.1063/1.555991.
3. Touloukian YS, Liley PE, Saxena SC (1970). "Thermophysical properties of matter - the TPRC data series". Thermal Conductivity - Nonmetallic Liquids and Gases. Data book. 3.
4. Schäfer M, Richter M, Span R (2015). "Measurements of the viscosity of carbon dioxide at temperatures from (253.15 to 473.15) K with pressures up to 1.2 MPa". The Journal of Chemical Thermodynamics. 89: 7–15. doi:10.1016/j.jct.2015.04.015.
5. "Safety Data Sheet – Carbon Dioxide Gas – version 0.03 11/11" (PDF). AirGas.com. 12 February 2018. เก็บ (PDF)จากแหล่งเดิมเมื่อ 4 August 2018. สืบค้นเมื่อ 4 August 2018.
6. "Carbon dioxide, refrigerated liquid" (PDF). Praxair. p. 9. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 29 July 2018. สืบค้นเมื่อ 26 July 2018.
7. "Carbon dioxide". Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
8. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0103". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
9. จุฑารัตน์ ฉัตรวิริยาวงศ์และวิวัฒน์ เอกบูรณะวัฒน์.2555. แหล่งที่มา:http://www.summacheeva.org/index_thaitox_carbon_dioxide.htm เก็บถาวร 2016-03-05 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
10. จุฑารัตน์ ฉัตรวิริยาวงศ์และวิวัฒน์ เอกบูรณะวัฒน์.2555. แหล่งที่มา:http://www.summacheeva.org/index_thaitox_carbon_dioxide.htm เก็บถาวร 2016-03-05 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
11. "สำเนาที่เก็บถาวร". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2017-06-24. สืบค้นเมื่อ 2021-09-08.
12. "สำเนาที่เก็บถาวร". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2017-06-24. สืบค้นเมื่อ 2021-09-08.
13. http://www.vcharkarn.com/varticle/44006

แหล่งข้อมูลอื่น

• Current global map of carbon dioxide concentration
• CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Carbon Dioxide
• Trends in Atmospheric Carbon Dioxide (NOAA)
• คาร์บอนไดออกไซด์คืออะไร เก็บถาวร 2009-02-06 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
• Carbon Dioxide (CO2) Properties, Uses, Applications