Khí CO2 Cacbon Dioxit là gì? Tính chất, điều chế & ứng dụng của CO2

Khí CO₂ chắc hẳn đã không còn xa lạ với mỗi chúng ta, nó vẫn luôn hiện diện xung quanh, ảnh hưởng trực tiếp, gián tiếp đến đời sống và sản xuất. Vậy bạn có biết thực chất khí CO₂ là gì? CO₂ được sinh ra từ đâu? Nó có vai trò và ảnh hưởng đến cuộc sống như thế nào? Hãy cùng tìm câu trả lời cho những câu hỏi trên qua bài viết sau mà VietChem đã tổng hợp.

Khí CO₂ là gì?

Khí CO₂ hay khí cacbonic là một hợp chất hóa học với công thức CO₂. Khi ở điều kiện bình thường loại hợp chất này có dạng khí trong khí quyển Trái Đất, gồm một nguyên tử cacbon cùng hai nguyên tử oxy.

Một số tên gọi khác: cacbon đioxit, cacbonic oxit, carbon dioxide, thán khí, anhydrit cacbonic. Ở dạng rắn, nó còn được biết đến với tên gọi đá khô hoặc băng khô.

Khí CO₂ là gì?

Khí CO₂ sinh ra từ đâu?

• Là sản phẩm khí thoát ra từ các vụ núi lửa phun trào
• Từ quá trình đốt cháy các hợp chất hữu cơ hay hoạt động hô hấp của những sinh vật sống hiếu khí
• Là sản phẩm thu được một số sinh vật sản xuất từ sự lên men hay sự hô hấp của tế bào. Thực vật sẽ hấp thu CO₂ cho quá trình quang hợp tạo ra cacbonhydrat và giải phóng khí oxy. Các sinh vật dị dưỡng dùng oxy để hô hấp rồi thải ra khí CO₂, tạo nên một chu trình.
• Khí cacbon đioxit cũng sinh ra từ quá trình phân hủy xác động vật
• Từ khí thải công nghiệp, các quá trình đốt nhiên liệu hay đốt xăng của phương tiện giao thông, hoạt động đun nấu trong sinh hoạt,…

CO₂ sinh ra từ các vụ phun trào núi lửa

Tính chất lý hóa của CO2 Cacbon Dioxit

1. Tính chất vật lý của CO₂

• Ở điều kiện thường: khí không màu, không mùi, có vị chua nhẹ, nặng hơn không khí.
• Có thể bị phân hủy tại nhiệt độ cao 2000 ^oC tạo thành CO cùng O₂
• Hình thành dạng rắn khi bị làm lạnh đột ngột và được gọi là băng khô. Băng khô sẽ thăng hoa mà không nóng chảy thành CO₂ lỏng dưới áp suất thường.
• Tỷ trọng riêng: 1,98 kg۰m^-3 (ở 25 ^oC)
• Điểm nóng chảy: -57 ^oC (-71 ^oF; 216K) (áp lực)
• Điểm sôi: -78 ^oC (-108 ^oF; 195K) (thăng hoa)

2. Tính chất hóa học của CO₂

- CO2 oxit axit

• Khi tan trong nước tạo thành axit cacbonic

CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃

• Tác dụng với oxit bazơ tạo ra muối

CaO + CO₂ → CaCO₃ (t^o)

• Tác dụng với dung dịch bazơ tạo ra muối và nước

NaOH + CO₂ → NaHCO₃

2NaOH + CO₂  → Na₂CO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

• Là chất khí bền, thể tính oxi hóa ở nhiệt độ cao khi tác dụng với chất khử mạnh

CO₂ + 2Mg → 2MgO + C

CO₂ + C → 2CO

- Cách nhận biết: tạo kết tủa trắng cùng dung dịch nước vôi trong dư

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

??? Khí Lưu Huỳnh đioxit SO2 là gì? Tính chất, điều chế & một số oxit quan trọng

Điều chế CO₂

1. Điều chế CO₂ trong phòng thí nghiệm

CO₂ thường được điều chế từ CaCO₃ và dung dịch HCl. Tuy nhiên sản phẩm thu được còn lẫn một ít khí hiđro clorua cùng hơi nước.

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Để thu được khí CO₂ tinh khiết sẽ cho hỗn hợp khí và hơi qua bình đựng dung dịch NaHCO₃ dư, khi đó khí hiđro clorua sẽ bị giữ lại. Sau đó cho hỗn hợp còn lại đi qua bình đựng H₂SO₄ đặc (hoặc P₂O₅) hơi nước sẽ bị hấp thụ và thu được sản phẩm CO₂ tinh khiết.

2. Điều chế CO₂ trong công nghiệp

Sản xuất CO₂ bằng cách đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí:

C+O₂ → CO₂

Hoặc nhiệt phân đá vôi:

CaCO₃ → CaO + CO₂ (ở 1000 ^oC)

Ngoài ra, có thể thu CO₂ từ:

• Quá trình hô hấp của người hay động vật

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

• Từ quá trình lên men bia rượu

C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH

• Hay từ quá trình đốt cháy nhiên liệu

C_xH_y + (x+y/4)O₂ → XCO₂ + (y/2)H₂O

Ứng dụng của CO₂

1. Trong công nghệ thực phẩm

• Ở dạng rắn và lạnh nó là một chất làm lạnh quan trọng, dùng trong lưu trữ và vận chuyển các loại kem cùng thực phẩm đông lạnh.
• Khí CO₂ sử dụng để tạo gas cho nhiều loại đồ uống

CO₂ được dùng trong sản xuất nước uống có gas

• Dùng trong bảo quản các loại thực phẩm tươi sống nhờ tính chất thăng hoa của nó
• Trong chiết xuất thực phẩm: supercritical carbon dioxide dùng trong chiết xuất màu và hương vị trong thực phẩm với vai trò loại bỏ dầu và chất béo.

2. Trong công nghiệp

• Ứng dụng trong sản xuất các áo phao cứu hộ, các ống thép chứa CO2 nén được sử dụng để làm khí nén trong súng hơi, bi sơn, bơm bánh xe và cả trong làm nước khoáng Xenxe.
• Cacbon điôxít lỏng sử dụng trong các mỏ than để gây nổ.
• Dùng như môi trường khí trong công nghệ hàn. Tuy nhiên, các mối hàn này thường giòn hơn so với môi trường khí trơ như agon, heli,… và chất lượng giảm do axit cacbonic được tạo ra.

Khí CO₂ là gì? Ứng dụng trong công nghệ hàn

• CO₂ lỏng là dung môi tốt cho nhiều loại hợp chất hữu cơ, đây là chất thay thế ít độc hơn so với các dung môi truyền thống như clorua hữu cơ và được dùng để loại bỏ cafein từ caffe.
• CO₂ được sử dụng như một tác nhân nén và là chất làm giảm đáng kể độ nhớt của dầu thô nên được bơm vào dầu thô dưới lòng đất trong khai thác dầu, giúp đẩy dầu chảy nhanh hơn trong lòng đất và giếng hút.
• Được dùng như một khí điều áp rẻ tiền, không cháy
• Sử dụng trong sản xuất ure:

2NH₃ + CO₂ → (NH₂)₂CO + H₂O (180 ^oC, 200 at)

3. Trong đời sống

• 5% CO₂ sẽ được thêm vào oxy nguyên chất để trợ thở sau khi bệnh nhân đã ngừng thở nhằm mục đích ổn định và cần bằng lại oxy/cacbonic trong máu
• Sử dụng trong các bình chữa cháy để dập lửa do cháy, chập điện
• Băng khô dùng thay thế cát để làm sạch bề mặt, gây mưa nhân tạo và tạo khói sân khấu
• Trong các nhà kính, bổ sung khí CO₂ cho một số loại thực vật để thực hiện quá trình quang hợp, giúp kích thích sự phát triển của nó.

♻️♻️♻️ Khí Amoniac NH3 là gì? Mua dung dịch amoniac ở đâu GIÁ TỐT?

Khí CO₂ có độc không?

CO₂ không phải là một chất khí độc hại và không gây cháy nổ. Tuy nhiên, nó sẽ gây nguy hại đến sức khỏe con người khi ở nồng độ quá cao do nó nặng hơn không khí nên có thể tích tụ lại các nơi kín khí.

Tác hại của khí CO₂

1. Tác hại của CO₂ đến môi trường

• Làm gia tăng hiệu ứng nhà kính khi gia tăng nồng độ khí cacbon dioxit
• Khi CO₂ tăng nhanh sẽ làm giảm sự tổng hợp protein. Nếu côn trùng ăn thực vật thiếu protein sẽ tăng tỷ lệ chết, ảnh hưởng đến hệ sinh thái

Khí CO₂ là gì? CO₂ có ảnh hưởng gì đến môi trường?

2. Ảnh hưởng của CO₂ đến sức khỏe con người

• Nếu nồng độ khí CO₂ thấp có thể làm tăng sự thở và đau đầu. Còn nếu nồng độ khí cao sẽ gây ra hiện tượng thiếu oxy nghiêm trọng (thậm chí có thể bị tử vong nếu ở trong môi trừng toàn khí CO₂, thiếu oxy).
• Một số triệu chứng có thể xuất hiện: mất vận động, chóng mặt, bất tỉnh, ủ rũ, buồn nôn. Khi da tiếp xúc với khí cacbonic đông lạnh cũng có thể gây hiện tượng tê cóng bộ phận cơ thể.
• Trong thời gian phơi nhiễm kéo dài hoặc cao có triệu chứng có thể xấu đi.

Cách xử lý khi bị ngộ độc CO₂

• Vì khí CO₂ nặng hơn không khí, do đó cần đứng cao hơn sàn nhà và di chuyển nạn nhân tới những khu vực cao ráo. Lưu ý: thực hiện các hoạt động trong môi trường không gây nguy hiểm cho sơ cứu viên.
• Trong trường hợp có các yếu tố đe dọa đến tính mạng cần gọi ngay sự giúp đỡ của y tế. Nếu không có các yếu tố đe dọa tính mạng thì có thể gọi trung tâm xử lý chống độc để được hỗ trợ.
• Việc sơ cứu cấp oxy cho người bị độc khí cacbonic chỉ thực hiện bởi những sơ cứu viên đã được tập huấn.

Lưu ý sử dụng và bảo quản khí CO₂

1. Lưu ý sử dụng

• Khí CO₂ trong bình chứa thường ở thể lỏng và cần cấp nhiệt để chuyển sang thể khí. Vì thế, cần gắn thêm bộ phận sấy nhiệt ở các van điều tiết khí CO₂, nếu không, _CO2 khi đóng băng sẽ bịt kín đường cấp khí.
• Dùng mặt nạ thở có van nhưng chỉ sử dụng nếu người thực hiện đã được tập huấn về cách dùng.
• Nên tìm hiểu về lợi ích của việc lắp đặt những thiết bị phát hiện khí giúp phòng và xử lý nhanh nhất.

2. Lưu ý khi bảo quản và vận chuyển

• CO₂ lỏng cần được chứa trong stec kín chiu áp lực có bảo ôn hay trong chai kín chịu áp lực
• Khi nạp chai CO₂ lỏng không nên quá 0,625 kg/lít thiết bị chứa, nạp stec không quá 0,9 kg/lít thiết bị chứa. Tránh các hiện tượng va đập mạnh chai hoặc stec, để cách xa nguồn nhiệt. Có hệ thống làm lạnh riêng nếu muốn bảo quản sản phẩm trong stec thời gian dài.
• Để vận chuyển chai CO₂ lỏng cần xếp chúng nằm ngang, van chai quay về cùng một phía, có đệm lót giữa các chai và xe chở phải có mái che.

Mua CO₂ lỏng ở đâu? Giá khí CO₂ công nghiệp

CO₂ lỏng với khả năng ứng dụng rộng rãi của mình bạn có thể tìm thấy nó nhiều nơi trên thị trường đặc biệt tại các cơ sở chuyên cung cấp về khí công nghiệp. Khí CO₂ công nghiệp được sản xuất với quy cách đóng tương ứng với giá thành khác nhau, đáp ứng nhu cầu mua đa dạng của khách hàng. Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn khi sử dụng cũng như chất lượng sản phẩm và giá thành tốt nhất, khách hàng nên lựa chọn nhưng đơn vị mua uy tín, chuyên về các sản phẩm đã được minh chứng trên thị trường.

Tìm hiểu thêm về khí CO₂

1. Khí CO₂ có tan trong nước không?

• Khí cacbonic hòa tan tốt trong nước.
• Độ hòa tan trong nước: 1.45 kg/m³
• CO₂ tan trong nước tạo thành axit cacbonic

2. Khí CO₂ hóa lỏng ở bao nhiêu độ?

Ở nhiệt độ dưới 31,1 ^oC và P = 75,3 at, CO₂ sẽ chuyển thành dạng lỏng trong suốt. Cacbon đioxit chỉ tồn tại được ở áp suất trên 5,1 atm, nhiệt độ < 31,1 ^oC (nhiệt độ của điểm tới hạn) và trên -56,6 ^oC (nhiệt độ của điểm ba trạng thái). Nếu tiếp tục làm lạnh đến -79 ^oC thì nó sẽ chuyển sang dạng rắn (băng tuyết).

3. Nồng độ CO₂ trong không khí là bao nhiêu?

Nồng độ CO₂ sẽ được tính bằng ppm (phần triệu thể tích CO₂ trong không khí). Nồng độ CO₂ thay đổi có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Thông thường ngoài trời có nồng độ CO₂ trong không khí từ khoảng 250 – 350ppm, ở trong nhà với các của gió lưu thông tốt: 350 -1,000ppm. Nồng độ CO2 từ 1,000 – 2,000ppm gây nên hiện tượng buồn ngủ, từ 2,000 – 5,000ppm dẫn đến triệu chứng đau đầu, buồn ngủ, khó thở,…

4. Cách đo nồng độ CO₂

Như trên, ta đã biết bên cạnh những ứng dụng quan trọng của mình thì CO₂ cũng có các tác hại cần lưu ý, đặc biệt là ảnh hưởng đến sức khỏe của con người khi ở nồng độ cao. Vì vậy, để đảm bảo được chất lượng không khí trong nhà, không gian làm việc cần đo nồng độ CO₂. Hiện nay việc đo nồng độ CO₂ rất đơn giản, đã có các thiết bị đo chuyên dụng chỉ cần vài thao tác bạn đã có thể biết được nồng độ CO₂ là bao nhiêu. Tại VietChem, cũng đang có sẵn một số thiết bị đo như Máy đo khí CO₂, nhiệt độ và độ ẩm CO100, Extech, máy đo lượng khí CO₂, nhiệt độ, độ ẩm CO200 Extech,… không chỉ giúp đo được nồng độ khí CO₂ mà còn đo nhiệt độ cùng độ ẩm của phòng, ứng dụng trong các trường học, bệnh viện, khách sạn, các tòa văn phòng,…

Trên đây là một vài thông tin cơ bản về khí CO₂ là gì, ứng dụng và tác hại có thể mang đến của nó, VietChem mong rằng giúp ích cho bạn đọc một phần nào đó khi cần tìm hiểu về loại khí này. Nếu còn thắc mắc bất kỳ vấn đề nào liên quan hay cần tư vấn các sản phẩm về đo nồng độ khí CO₂, bạn đừng ngần ngại, hãy gọi ngay đến số hotline hoặc nhắn tin trực tiếp qua website hoachat.com.vn để được giải đáp sớm và tốt nhất.

??? Khí Metan là gì? Tính chất, ứng dụng & nguồn gốc của metan