Khí CO2 là gì? Nguồn gốc hình thành và những ứng dụng trong thực tiễn

Trong khí quyển Trái Đất, cacbon dioxit là một hợp chất khí khá phổ biến, được tạo bởi hai nguyên tử cacbon và oxy thành CO2. Khi tồn tại ở thể rắn, nó được gọi là băng khô. Tuy nhiên, khi hàm lượng khí cacbon vượt quá mức cho phép, nó sẽ gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính, ảnh hưởng tiêu cực đến tất cả các sinh vật sống trên Trái Đất. Vậy CO2 là gì? Khí CO2 sinh ra từ đâu? Và ứng dụng của CO2 như thế nào? Tất cả câu trả lời sẽ có trong bài viết dưới đây.

Khí CO2 là gì?

CO2 là gì?

CO2 còn có tên gọi khác là thán khí, anhidrit cacbonic, khí cacbonic, dioxit cacbon,…là chất khí có vị hơi chua, ở điều kiện thường không có màu. Khi làm lạnh đột ngột CO2 thành dạng rắn gọi là băng khô, băng khô không nóng chảy mà thăng hoa trực tiếp thành dạng khí ở -78,5 oC (-109,3 oF).

Để sản xuất băng khô, người ta nén khí CO2 thành dạng lỏng, loại bỏ nhiệt gây ra bởi quá trình nén rồi cho CO2 lỏng giãn nở nhanh. Điều này sẽ làm giảm nhiệt độ, khiến một phần CO2 bị đóng băng thành “tuyết”, “tuyết” này được nén thành các viên hay khối.

Khi nguồn lửa tiếp xúc với khí cacbon dioxit, nó sẽ ngay tức khắc bị dập tắt, tuy nhiên với Magie, Kẽm, cacbon bị khử và tạo ra oxit kim loại và muội than.

CO2 có đầy đủ tính chất hóa học điển hình của một oxit axit:

• Trong nước, CO2 phản ứng tạo thành axit cacbonic. Đây là một diaxit rất yếu.

CO2 + H2O ↔ H2CO3

• CO2 tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối, xúc tác nhiệt độ

CaO + CO2 → CaCO3

• CO2 tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước

NaOH + CO2 → NaHCO3

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

• CO2 là chất khí bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và phản ứng được với các chất khử mạnh

2CO2 ↔ 2CO + O2 (nhiệt độ)

CO2 + 2Mg → 2MgO + C

CO2 + C → 2CO

Khí CO2 sinh ra từ đâu?

Khí CO2 được sinh ra từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm:

• Khí thoát ra từ các vụ phun trào núi lửa.

CO2 là sản phẩm có trong các vụ phun trào núi lửa

• Là sản phẩm cháy của các hợp chất hữu cơ và hoạt động hô hấp của các sinh vật sống hiếu khí.
• CO2 là kết quả của sự lên mên của một số vi sinh vật và hô hấp của tế bào. Thực vật hấp thu CO2 để quang hợp để tạo thành cacbonhydrat và giải phóng khí oxy. Các sinh vật di dưỡng sử dụng oxy để hô hấp rồi thải khí CO2, tạo thành một chu trình.
• Quá trình phân hủy xác động vật cũng tạo ra khí cacbon didoxit.
• Khí thải công nghiệp, quá trình đốt nhiên liệu, đốt xăng của các phương tiện giao thông vận tải, hoạt động đun nấu trong sinh hoạt, đốt phá rừng bừa bãi… cũng là nguồn sinh ra khí cacbonic.

Khí thải CO2 được sinh ra từ các nhà máy công nghiệp

Trong công nghiệp, CO2 được sản xuất từ những khí sinh ra trong quá trình lên men rượu bia, phân hủy chất béo, sản xuất hóa chất như amoniac, tổng hợp methanol hoặc từ khói của các nhà máy đốt than công nghiệp. Người ta thu khí CO2 vào các bình sơn đen có chữ màu vàng, nếu được phân phối với số lượng lớn thì nó sẽ được lưu trữ trong các tec chứa siêu lạnh.

Ứng dụng của khí CO2 trong đời sống thực tế

• CO2 nén lạnh thành băng khô và được sử dụng là chất làm lạnh quan trọng, nhất là với ngành công nghiệp thực phẩm để lưu giữ cho vận chuyển và bảo quản các sản phẩm đông lạnh, kem,…
• Với ngành công nghiệp nước giải khát, CO2 được sử dụng để tạo gas cho nhiều loại đồ uống như coca, pepsi, 7up,…

CO2 là nguyên liệu tạo gas trong nước giải khát

• Cacbon dioxit được dùng như một khí điều áp chi phí thấp, không cháy. Trong các áo phao cứu hộ có chứa các hộp nhỏ CO2 đã nén để có thể nhanh chóng làm phồng lên. Những ống thép chứa CO2 nén được bán làm khí nén của súng hơi, bi sơn, bơm bánh xe, sản xuất nước khoáng xenxe.
• Trong các mỏ than, CO2 lỏng bốc hơi nhanh tạo ra các vụ nổ.
• Trong nhiều loại bình cứu hỏa có chứa CO2 lỏng để dập lửa do cháy, chập điện
• Dù phản ứng với hầu hết các kim loại nhưng cacbonic vẫn được dùng như môi trường khí của công nghệ hàn, tuy nhiên mối hàn sẽ giòn hơn các môi trường khí trơ như agon, heli,…và giảm chất lượng do axit cacbonic được tạo thành.

Tạo môi trường khí trong công nghệ hàn

• CO2 lỏng là một dung môi tốt cho nhiều hợp chất hữu cơ, là chất thay thế ít độc hơn các dung môi truyền thống như clorua hữu cơ và được sử dụng để loại bỏ cafein từ caffe.
• Cacbonic có vai trò quan trọng khi 5% CO2 được thêm vào oxy nguyên chất để trợ thở sau khi bệnh nhân đã ngừng thở nhằm ổn định và cân bằng oxy/cacbonic trong máu.
• Laser cacbon dioxit sử dụng CO2 làm môi trường.
• Tại các giếng dầu, CO2 được bơm vào làm tác nhân nén, giúp giảm đáng kể độ nhớt của dầu thô, tạo điều kiện để dầu chảy nhanh hơn trong lòng đất đến các giếng hút. Với những mỏ dầu đã hoàn thiện, người ta xây dựng một hệ thống ống đồ sộ để chuyển CO2 đến các điểm bơm.
• CO2 đôi khi được bơm vào các nhà kính để kích thích sự phát triển của thực vật do CO2 là nguyên liệu chính của quá trình quang hợp.

CO2 là nguyên liệu chính của quá trình quang hợp

Khí CO2 có độc không?

• CO2 không phải là một chất khí độc hai, nhưng nếu vượt quá nồng độ cho phép sẽ gây khó thở, mệt mỏi, kích thích hệ thần kinh, tăng nhịp tim và gây ra nhiều rối loạn khác.
• Khi CO2 tăng nhanh, nó sẽ làm giảm sự tổng hợp protein. Khi côn trùng ăn thực vật thiếu protein sẽ có tỉ lệ chết cao hơn, gây hại cho hệ sinh thái.
• CO2 tăng lên cũng khiến hiệu ứng nhà kính thêm nghiêm trọng, khiến Trái Đất nóng lên và trở thành một vấn đề vô cùng nhức nhối hiện nay, đe dọa trực tiếp đến sự sống của con người và các loài sinh vật sống khác.

Tác hại của khí CO2

Theo thống kê, con người đã thải ra bầu khí quyển ngày càng nhiều khí CO2 mà chủ yếu là từ các hoạt động đốt than đá và khí tự nhiên của các nhà máy điện, sản xuất phân bón, xi măng, các quy trình công nghiệp khác.

Mặc dù khí CO2 tuy không phải là khí quá độc, nhưng với nồng độ lớn sẽ làm giảm nồng độ oxy trong không khí, gây ra các tác hại nguy hiểm đến sức khỏe con người như mệt mỏi, khó thở, kích thích thần kinh, tăng nhịp tim cùng các rối loạn khác.

Cách xử lý khi bị ngộ độc CO2

• Khí CO2 nặng hơn không khí, do đó nên đứng cao hơn sàn nhà, di chuyển nạn nhân bị ngộ độc CO2 tới những khu vực cao ráo. Lưu ý chỉ thực hiện khi môi trường không gây nguy hiểm cho sơ cứu viên.
• Nếu có các yếu tố đe doạ tính mạng của người bệnh, cần gọi cấp cứu y tế để được giúp đỡ nhanh nhất.
• Lưu ý, chỉ những sơ cứu viên được tập huấn và đào tạo chuyên nghiệp mới được thực hiện sơ cứu cấp oxy cho người bị độc khí CO2.

Những lưu ý khi sử dụng và cách bảo quản khí CO2

1. Lưu ý khi sử dụng khí CO2

• Van điều tiết khí cần phải được gắn thêm các bộ phận sấy nhiệt nếu không khí CO2 sẽ đóng băng bịt kín đường cấp khí.
• Nên dùng mặt nạ thở có van, tuy nhiên chỉ dùng nếu người thực hiện đã được tập huấn về cách sử dụng chuẩn xác.
• Nên tìm hiểu về lợi ích của việc lắp đặt các thiết bị phát hiện khí để phòng và xử lý nhanh nhất.

2. Khi bảo quản khí CO2 cần lưu ý điều gì?

• Nên được chứa ở trong stec kín chịu áp lực có bảo ôn hoặc trong chai kín chịu áp lực.
• Còn CO2 lỏng nạp chai không quá 0,625kg/lít thiết bị chứa, nạp stec không quá 0,9kg/lít thiết bị chứa.
• Chú ý, cần hạn chế tối đa việc tránh va đập mạnh vào chai hoặc stec, để cách xa nguồn nhiệt. Trong trường hợp bảo quản thời gian dài trong stec thì cần có hệ thống làm lạnh riêng.
• Việc vận chuyển chai CO2 lỏng cũng cần xếp nằm ngang, van chai quay về một phía, giữa các chai có đệm lót, xe chở phải có mái che.

Với những thông tin trên về khí CO2 là gì? Khí CO2 sinh ra từ đâu? Ứng dụng và mức độ nguy hiểm của nó, hi vọng các bạn đã có thêm các kiến thức hữu ích qua bài viết này của THPT Ngô Thì Nhậm để xây dựng thói quen sống lành mạnh, chung tay bảo vệ môi trường, giảm hiệu ứng nhà kính để giữ cho môi trường xanh – sạch – đẹp.

Đăng bởi: THPT Ngô Thì Nhậm

Chuyên mục: Tổng hợp