Tìm hiểu công thức cấu tạo của CO2, tính chất và ứng dụng

Khí CO2 tồn tại trong bầu khí quyển ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của con người, sinh vật và khí hậu. Ngoài ra, khí CO2 cũng là một nguyên liệu ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, phòng cháy chữa cháy,… Vậy công thức cấu tạo của CO2 như thế nào? Khí CO2 có tính chất và ứng dụng ra sao?

Công thức cấu tạo của CO2 là gì?

CO2 là công thức hóa học của khí cacbon dioxit (còn gọi là khí cacbonic, anhydride carbonic,…). Công thức cấu tạo của CO2 là O = C = O, như vậy cacbonic hình thành từ 2 nguyên tử oxy và 1 nguyên tử cacbon.

Trong tự nhiên, khí CO2 được sản sinh ra từ nhiều nguồn: hô hấp của động và thực vật, khí thải xe cộ, khí thải nhà máy, hoạt động của núi lửa,… Khí CO2 cũng gây ra hiệu ứng nhà kính và ảnh hưởng tới chu trình cacbon của trái đất.

Tính chất vật lý của khí CO2

Khí cacbonic tồn tại xung quanh chúng ta và sở hữu một số tính chất vật lý nổi bật như sau:

• Khí C02 không màu, không mùi, không cháy và có thể tan trong nước bọt. Khi hít phải khí CO2, bạn sẽ cảm thấy vị chua trong miệng do khí tiếp xúc với nước bọt và bị tan ra.
• Khí cacbon dioxit có trọng lượng riêng là 44, nặng hơn không khí (ở nhiệt độ 25 độ C).
• CO2 có thể bị phân hủy ở nhiệt độ 2000 độ C và rắn lại nếu làm lạnh đột ngột ở nhiệt độ -78 độ C.
• Tỷ trọng riêng của khí CO2 là 1.98 kg/m3.

Tính chất hóa học của khí CO2

Khí CO2 được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào những tính chất hóa học đa dạng, đặc trưng. Cacbonic có tính chất hóa học của một oxit axit nên có thể tác dụng với bazo, oxit bazo, một số kim loại và nước.

Phản ứng với nước

Khí cacbon dioxit tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit và khiến quỳ tím chuyển màu đỏ. Phương trình phản ứng giữa CO2 và H2O:

• CO2 (k) + H2O (dd) ⇌ H2CO3 (dd)

Phản ứng với bazơ

Cho khí CO2 tác dụng với bazơ thu được muối axit, muối trung hòa hoặc cả hai tùy theo nồng độ các chất. Phương trình hóa học giữa bazơ và khí CO2:

• CO2(1 mol) + 2NaOH(2 mol) → Na2CO3 + H2O
• CO2(1 mol) + NaOH(1 mol) → NaHCO3

Phản ứng với oxit bazơ

Khí cacbon dioxit tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối trung hòa. Phương trình hóa học giữa CO2 và oxit bazo:

• CO2 + ZnO → ZnCO3

Phản ứng với kim loại

Cacbonic có thể phản ứng với một số kim loại như Mg, Fe ở nhiệt độ cao tạo thành oxit và khí CO rất độc hại cho sinh vật sống. Phương trình phản ứng giữa CO2 và kim loại:

• CO2 + Mg → MgO + CO

Ứng dụng khí CO2 trong cuộc sống

CO2 không chỉ ảnh hưởng tới khí hậu trái đất và các sinh vật sống mà còn có ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Một số ứng dụng nổi bật của khí CO2 là:

• CO2 được dùng để làm khí điều áp cho áo phao cứu hộ, bơm xe đạp, súng hơi.
• Khí CO2 có thể dập tắt đám cháy nên được bơm vào trong bình cứu hỏa để hỗ trợ chữa cháy.
• Cacbon dioxit lỏng bốc hơi nhanh có thể gây nổ trong các mỏ than nên thường được dùng trong khai thác khoáng sản.
• Trong ngành công nghiệp thực phẩm, CO2 đóng vai trò như chất làm lạnh để lưu trữ các loại thực phẩm đông lạnh. Ngoài ra, khí CO2 còn ứng dụng để tạo gas cho một số loại nước ngọt như coca, pepsi,…

Các phương pháp điều chế khí CO2 trong công nghiệp

Hiện nay, khí CO2 được điều chế trong công nghiệp với quy mô lớn để sản xuất đủ lượng khí phục vụ nhu cầu sử dụng của con người. Dưới đây là một số phương pháp điều chế CO2 phổ biến:

• Đốt cháy than cốc trong không khí thu được khí CO2.
• Nhiệt phân đá vôi ở nhiệt độ 1000 độ C thu được CaO và khí CO2.
• Quá trình lên men bia rượu cũng sản sinh ra khí CO2. Khí sẽ đi qua đường ống và được dẫn đến nơi lưu trữ.

Ảnh hưởng của khí CO2 đến con người và môi trường

Khí cacbonic ảnh hưởng tới cả con người và môi trường sống. CO2 tích tụ nhiều trong không khí sẽ gây hiện tượng hiệu ứng nhà kính và kéo theo nhiều vấn đề biến đổikhí hậu. Ví dụ như: làm trái đất nóng lên, băng tan, thời tiết thất thường,…

Ngoài ra, nồng độ CO2 tăng cao còn ảnh hưởng tới nguồn thức ăn của các sinh vật dẫn đến mất cân bằng sinh thái.

Khí CO2 không gây độc hại cho con người nếu hít phải với một lượng nhỏ. Tuy nhiên, nếu nồng độ CO2 cao hơn 3% sẽ gây khó thở, mệt mỏi. Nồng độ cacbon dioxit tiếp tục tăng cao và vượt quá 8% sẽ dẫn đến tình trạng suy hô hấp, kích thích hệ thần kinh, tăng nhịp tim, thay đổi huyết áp và hôn mê.

Nếu phát hiện một người bị ngộ độc khí CO2, hãy nhanh chóng đưa họ tới nơi thoáng khí, cao ráo và tránh tiếp xúc đông người. Sau đó, nếu tình hình người bệnh không tốt lên hãy đưa họ đến cơ sở y tế gần nhất để được thăm khám và điều trị.

Kết luận

Qua những thông tin trên, có lẽ bạn đọc đã nắm được công thức cấu tạo của CO2 cũng như ứng dụng, tính chất và cách điều chế khí trong công nghiệp. Bạn đọc đừng quên theo dõi congthuchoahoc.com để biết thêm nhiều kiến thức bổ ích về hóa học.