KOOLDIOXIDE: KENMERKEN, TOEPASSINGEN EN GEVAREN - CHEMIE - 2025

Het kooldioxide is een kleurloos, reukloos temperatuur- en atmosferisch drukgas. Het is een molecuul dat bestaat uit een koolstofatoom (C) en twee zuurstofatomen (O). Vormt koolzuur (een mild zuur) wanneer het wordt opgelost in water. Het is relatief niet giftig en vuurvast.

Het is zwaarder dan lucht, dus het kan bij verplaatsing verstikking veroorzaken. Bij langdurige blootstelling aan hitte of vuur kan de houder hevig scheuren en projectielen uitstoten.

Het wordt gebruikt om voedsel in te vriezen, om chemische reacties te beheersen en als brandblusmiddel.

• Formule : CO2
• CAS-nummer : 124-38-9
• VN : 1013

2D-structuur

kenmerken

Fysische en chemische eigenschappen

Molecuulgewicht:	44,009 g / mol
Sublimatiepunt:	-79 ° C
Oplosbaarheid in water, ml / 100 ml bij 20 ° C:	88
Dampspanning, kPa bij 20 ° C:	5720
Relatieve dampdichtheid (lucht = 1):	1.5
Verdelingscoëfficiënt octanol / water als log Pow:	0,83

Koolstofdioxide behoort tot de groep van chemisch niet-reactieve stoffen (samen met bijvoorbeeld argon, helium, krypton, neon, stikstof, zwavelhexafluoride en xenon).

Ontvlambaarheid

Koolstofdioxide is, net als de groep van chemisch niet-reactieve stoffen, niet brandbaar (hoewel ze dat wel kunnen worden bij zeer hoge temperaturen).

Reactiviteit

Chemisch niet-reactieve stoffen worden onder typische omgevingsomstandigheden als niet-reactief beschouwd (hoewel ze onder relatief extreme omstandigheden of onder katalyse kunnen reageren). Ze zijn bestand tegen oxidatie en reductie (behalve in extreme omstandigheden).

Wanneer gesuspendeerd in kooldioxide (vooral in de aanwezigheid van sterk oxiderende stoffen zoals peroxiden) zijn poeders van magnesium, lithium, kalium, natrium, zirkonium, titanium, sommige magnesium- en aluminiumlegeringen en verwarmd aluminium, chroom en magnesium brandbaar en explosief.

De aanwezigheid van kooldioxide kan bij verhitting van het residu een heftige ontleding veroorzaken in oplossingen van aluminiumhydride in ether.

De gevaren die voortvloeien uit het gebruik van kooldioxide in brandpreventie- en blusinstallaties voor besloten luchtvolumes en brandbare dampen worden momenteel geëvalueerd.

Het risico dat aan het gebruik ervan is verbonden, ligt in het feit dat er grote elektrostatische ontladingen kunnen ontstaan ​​die de explosie veroorzaken.

Contact van vloeibaar of vast kooldioxide met zeer koud water kan leiden tot krachtig of heftig koken van het product en extreem snelle verdamping als gevolg van de grote temperatuurverschillen.

Als het water heet is, is er een mogelijkheid dat er een vloeistofexplosie kan optreden als gevolg van "oververhitting". De druk kan gevaarlijke niveaus bereiken als vloeibaar gas in contact komt met water in een gesloten container. Zwak koolzuur wordt gevormd in een niet-gevaarlijke reactie met water.

Toxiciteit

Chemisch niet-reactieve stoffen worden als niet-toxisch beschouwd (hoewel gasvormige stoffen in deze groep verstikkend kunnen werken).

Langdurige inademing van concentraties gelijk aan of minder dan 5% koolstofdioxide veroorzaakt een verhoogde ademhalingssnelheid, hoofdpijn en subtiele fysiologische veranderingen.

Blootstelling aan hogere concentraties kan echter bewustzijnsverlies en de dood tot gevolg hebben.

Vloeibaar of koud gas kan bevriezingsletsel aan de huid of ogen veroorzaken, vergelijkbaar met brandwonden. Vaste stoffen kunnen brandwonden door koud contact veroorzaken.

Toepassingen

Maakt gebruik van kooldioxidegas. Een groot deel (ongeveer 50%) van alle teruggewonnen kooldioxide wordt op het punt van productie gebruikt om andere commercieel belangrijke chemicaliën te maken, voornamelijk ureum en methanol.

Een ander belangrijk gebruik van kooldioxide in de buurt van de gasbron is de verbeterde winning van olie.

De rest van de kooldioxide die over de hele wereld wordt gegenereerd, wordt omgezet in zijn vloeibare of vaste vorm voor gebruik elders, of wordt afgevoerd naar de atmosfeer, omdat het transport van kooldioxidegas economisch niet levensvatbaar is.

Maakt gebruik van vaste kooldioxide

Droogijs was oorspronkelijk de belangrijkste van de twee niet-gasvormige vormen van kooldioxide.

Het gebruik ervan werd voor het eerst populair in de Verenigde Staten in het midden van de jaren twintig als koelmiddel voor het bewaren van voedsel, en in de jaren dertig werd het een belangrijke factor in de groei van de ijsindustrie.

Na de Tweede Wereldoorlog maakten veranderingen in het ontwerp van de compressor en de beschikbaarheid van speciale lage-temperatuur-staalsoorten het mogelijk om op grote schaal kooldioxide vloeibaar te maken. Daarom begon vloeibaar koolstofdioxide in veel toepassingen droogijs te vervangen.

Maakt gebruik van vloeibare kooldioxide

Er zijn veel toepassingen voor vloeibare kooldioxide. In sommige gevallen is het de chemische samenstelling van belang en in andere niet.

Onder deze hebben we: gebruik als inert medium, om plantengroei te bevorderen, als warmteoverdrachtsmedium in kerncentrales, als koelmiddel, gebruik op basis van de oplosbaarheid van kooldioxide, chemisch gebruik en andere toepassingen.

Gebruik als inert medium

Koolstofdioxide wordt gebruikt in plaats van een luchtatmosfeer wanneer de aanwezigheid van lucht ongewenste effecten zou veroorzaken.

Bij het hanteren en transporteren van voedingsproducten kan oxidatie daarvan (wat leidt tot smaakverlies of de groei van bacteriën) worden voorkomen door kooldioxide te gebruiken.

Gebruik om plantengroei te bevorderen

Deze techniek wordt toegepast door fruit- en groentetelers, die het gas in hun kassen introduceren om de planten meer kooldioxide te geven dan normaal in de lucht aanwezig is. Planten reageren met een toename van hun koolstofdioxide-assimilatiesnelheid en met een toename van de productie met ongeveer 15%.

Gebruik als warmteoverdrachtsmedium in kerncentrales

Koolstofdioxide wordt in bepaalde kernreactoren gebruikt als tussenmedium voor warmteoverdracht. Het draagt ​​de warmte van splijtingsprocessen over aan stoom of kokend water in warmtewisselaars.

Gebruik als koelmiddel

Vloeibare kooldioxide wordt veel gebruikt voor het invriezen van voedsel en ook voor latere opslag en transport.

Gebruik op basis van de oplosbaarheid van kooldioxide

Koolstofdioxide heeft een matige oplosbaarheid in water en deze eigenschap wordt gebruikt bij de productie van bruisende alcoholische en niet-alcoholische dranken. Dit was de eerste grote toepassing van kooldioxide. Het gebruik van kooldioxide in de aerosolindustrie neemt voortdurend toe.

Chemische toepassingen

Bij de productie van gietvormen en -kernen wordt de chemische reactie tussen kooldioxide en silica gebruikt, die dient om de zandkorrels te verbinden.

Natriumsalicylaat, een van de tussenproducten bij de bereiding van aspirine, wordt gemaakt door kooldioxide te laten reageren met natriumfenolaat.

Carbonatatie van onthard water wordt uitgevoerd met behulp van kooldioxide om de neerslag van onoplosbare kalkverbindingen te verwijderen.

Koolstofdioxide wordt ook gebruikt bij de productie van basisch loodcarbonaat, natrium-, kalium- en ammoniumcarbonaten en waterstofcarbonaten.
Het wordt gebruikt als neutralisatiemiddel bij mercerisatiebewerkingen in de textielindustrie omdat het gemakkelijker te gebruiken is dan zwavelzuur.

Andere gebruiken

Vloeibare kooldioxide wordt gebruikt in een extractieproces van steenkool, het kan worden gebruikt om bepaalde aroma's en geuren te isoleren, anesthesie van dieren voor het slachten, cryobranding van dieren, genereren van mist voor theatrale producties, voorbeelden van dergelijke toepassingen zijn het invriezen van goedaardige tumoren en wratten, lasers, productie van smeerolietoevoegingen, tabaksverwerking en sanitaire voorzieningen vóór het begraven.

Klinische effecten

Blootstelling aan verstikkende stoffen komt voornamelijk voor in industriële omgevingen, soms in de context van natuurrampen of industriële rampen.

Eenvoudige verstikkende middelen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, kooldioxide (CO2), helium (He) en gasvormige koolwaterstoffen (methaan (CH4), ethaan (C2H6), propaan (C3H8) en butaan (C4H10)).

Ze werken door zuurstof uit de atmosfeer te verdrijven, wat leidt tot een afname van de partiële druk van alveolaire zuurstof en bijgevolg tot hypoxemie.

Hypoxemie geeft een beeld van aanvankelijke euforie, die het vermogen van de patiënt om aan de giftige omgeving te ontsnappen in gevaar kan brengen.

CZS-disfunctie en anaëroob metabolisme duiden op ernstige toxiciteit.

Milde tot matige intoxicatie

De zuurstofsaturatie kan lager zijn dan 90%, zelfs bij asymptomatische of licht symptomatische patiënten. Het komt voor met verminderd nachtzicht, hoofdpijn, misselijkheid, compenserende toename van ademhaling en pols.

Ernstige vergiftiging

De zuurstofverzadiging kan 80% of minder zijn. Er is verminderde alertheid, slaperigheid, duizeligheid, vermoeidheid, euforie, geheugenverlies, verminderde gezichtsscherpte, cyanose, bewustzijnsverlies, ritmestoornissen, myocardischemie, longoedeem, toevallen en overlijden.

Veiligheid en risico's

Gevarenaanduidingen van het Globally Harmonized System voor classificatie en etikettering van chemische producten (GHS).

Het Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) is een internationaal overeengekomen systeem, gecreëerd door de Verenigde Naties, ontworpen om de verschillende classificatie- en etiketteringsnormen die in verschillende landen worden gebruikt te vervangen door consistente criteria op mondiaal niveau te gebruiken (Nations Naties, 2015).

De gevarenklassen (en hun overeenkomstige GHS-hoofdstuk), de classificatie- en etiketteringsnormen en de aanbevelingen voor kooldioxide zijn als volgt (European Chemicals Agency, 2017; United Nations, 2015; PubChem, 2017):

(Verenigde Naties, 2015, p.345).

(Verenigde Naties, 2015, p.346).

Referenties

1. Van Jacek FH, (2006). Carbon-dioxide-3D-vdW Hersteld van wikipedia.org.
2. Anon, (2017). Opgehaald van nih.gov.
3. Europees Agentschap voor chemische stoffen (ECHA). (2017). Samenvatting van classificatie en etikettering.
4. Aangemelde classificatie en etikettering. Kooldioxide. Opgehaald op 16 januari 2017.
5. Gegevensbank gevaarlijke stoffen (HSDB). TOXNET. (2017). Kooldioxide. Bethesda, MD, EU: National Library of Medicine.
6. Nationaal Instituut voor Arbeidsveiligheid (INSHT). (2010). Internationale chemische veiligheidskaarten Kooldioxide. Ministerie van Werkgelegenheid en Veiligheid. Madrid. HET IS.
7. Verenigde Naties (2015). Wereldwijd geharmoniseerd systeem voor de indeling en etikettering van chemische stoffen (GHS) zesde herziene editie. New York, EU: publicatie van de Verenigde Naties.
8. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. PubChem samengestelde database. (2017). Kooldioxide. Bethesda, MD, EU: National Library of Medicine.
9. Nationale Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). CAMEO Chemicals. (2017). Reactive Group Datasheet. Chemisch niet reactief. Silver Spring, MD. EU.
10. Nationale Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). CAMEO Chemicals. (2017). Chemisch gegevensblad. Kooldioxide. Silver Spring, MD. EU.
11. Topham, S., Bazzanella, A., Schiebahn, S., Luhr, S., Zhao, L., Otto, A., & Stolten, D. (2000). Kooldioxide. In Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
12. Wikipedia. (2017). Kooldioxide. Opgehaald op 17 januari 2017, op wikipedia.org.