Dioxyde de carbone dans l'eau. Gaz carbonique

Le tableau montre les propriétés thermophysiques du dioxyde de carbone CO 2 en fonction de la température et de la pression. Les propriétés du tableau sont indiquées à des températures de 273 à 1273 K et des pressions de 1 à 100 atm.

Considérons une propriété aussi importante du dioxyde de carbone que.
La densité du dioxyde de carbone est de 1,913 kg/m3à conditions normales(au n°). D'après le tableau, on peut voir que la densité du dioxyde de carbone dépend de manière significative de la température et de la pression - avec une pression croissante, la densité du CO 2 augmente considérablement et avec une augmentation de la température du gaz, elle diminue. Ainsi, lorsqu'il est chauffé à 1 000 degrés, la densité du dioxyde de carbone diminue de 4,7 fois.

Cependant, à mesure que la pression du dioxyde de carbone augmente, sa densité commence à augmenter, bien plus qu’elle ne diminue lorsqu’elle est chauffée. Par exemple, à une pression et une température de 0°C, la densité du dioxyde de carbone augmente déjà jusqu'à une valeur de 20,46 kg/m 3.

Il est à noter qu'une augmentation de la pression du gaz entraîne une augmentation proportionnelle de la valeur de sa densité, c'est-à-dire à 10 atm. la densité du dioxyde de carbone est 10 fois supérieure à la normale pression atmosphérique.

Le tableau montre les propriétés thermophysiques suivantes du dioxyde de carbone :

densité du dioxyde de carbone en kg/m3 ;
capacité thermique spécifique, kJ/(kg deg);
, W/(m deg);
viscosité dynamique, Pa·s ;
diffusivité thermique, m 2 /s ;
viscosité cinématique, m 2 /s ;
Numéro Prandtl.

Remarque : Soyez prudent ! La conductivité thermique dans le tableau est indiquée à la puissance 10 2. N'oubliez pas de diviser par 100 !

Propriétés thermophysiques du dioxyde de carbone CO 2 à pression atmosphérique

Le tableau présente les propriétés thermophysiques du dioxyde de carbone CO 2 en fonction de la température (dans la plage de -75 à 1500°C) à pression atmosphérique. Les propriétés thermophysiques suivantes du dioxyde de carbone sont données :

, Pa·s;
coefficient de conductivité thermique, W/(m deg) ;
Numéro Prandtl.

Le tableau montre qu'avec l'augmentation de la température, la conductivité thermique et la viscosité dynamique du dioxyde de carbone augmentent également. Remarque : Soyez prudent ! La conductivité thermique dans le tableau est indiquée à la puissance 10 2. N'oubliez pas de diviser par 100 !

Conductivité thermique du dioxyde de carbone CO 2 en fonction de la température et de la pression

conductivité thermique du dioxyde de carbone CO 2 dans la plage de température de 220 à 1400 K et à une pression de 1 à 600 atm. Les données ci-dessus dans le tableau s'appliquent au CO 2 liquide.

Il convient de noter que La conductivité thermique du dioxyde de carbone liquéfié diminue à mesure que sa température augmente, et avec l'augmentation de la pression, elle augmente. Gaz carbonique(en phase gazeuse) devient plus conducteur thermique, à la fois avec l'augmentation de la température et avec l'augmentation de la pression.

La conductivité thermique dans le tableau est donnée dans la dimension W/(m deg). Sois prudent! La conductivité thermique dans le tableau est indiquée à la puissance 10 3. N'oubliez pas de diviser par 1000 !

Conductivité thermique du dioxyde de carbone CO 2 dans la région critique

Le tableau montre les valeurs de conductivité thermique du dioxyde de carbone CO 2 dans la région critique dans la plage de température de 30 à 50°C et à pression.
Remarque : Soyez prudent ! La conductivité thermique dans le tableau est indiquée à la puissance 10 3. N'oubliez pas de diviser par 1000 ! La conductivité thermique dans le tableau est indiquée en W/(m deg).

Conductivité thermique du dioxyde de carbone dissocié CO 2 à haute température

Le tableau présente les valeurs de conductivité thermique du dioxyde de carbone dissocié CO 2 dans la plage de température de 1600 à 4000 K et à une pression de 0,01 à 100 atm. Sois prudent! La conductivité thermique dans le tableau est indiquée à la puissance 10 3. N'oubliez pas de diviser par 1000 !

Le tableau montre les valeurs conductivité thermique du dioxyde de carbone liquide CO 2 sur la ligne de saturation en fonction de la température.
Remarque : Soyez prudent ! La conductivité thermique dans le tableau est indiquée à la puissance 10 3. N'oubliez pas de diviser par 1000 !
La conductivité thermique dans le tableau est indiquée en W/(m deg).

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Le monoxyde de carbone (IV) n'entretient pas la combustion. Seuls quelques métaux actifs y brûlent : :

2 M g + C O 2 → 2 M g O + C (\displaystyle (\mathsf (2Mg+CO_(2)\rightarrow 2MgO+C)))

Interaction avec l'oxyde métallique actif :

C a O + C O 2 → C a C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CaO+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3))))

Lorsqu'il est dissous dans l'eau, il forme de l'acide carbonique :

C O 2 + H 2 O ⇄ H 2 C O 3 (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+H_(2)O\rightleftarrows H_(2)CO_(3))))

Réagit avec les alcalis pour former des carbonates et des bicarbonates :

C a (O H) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (Ca(OH)_(2)+CO_(2)\rightarrow CaCO_(3)\downarrow +H_( 2)O)))(réaction qualitative au dioxyde de carbone) K O H + C O 2 → K H C O 3 (\displaystyle (\mathsf (KOH+CO_(2)\rightarrow KHCO_(3))))

Biologique

Le corps humain émet environ 1 kg (2,3 lb) de dioxyde de carbone par jour.

Ce dioxyde de carbone est transporté des tissus, où il se forme comme l'un des produits finaux du métabolisme, à travers le système veineux et est ensuite excrété dans l'air expiré par les poumons. Ainsi, la teneur en dioxyde de carbone dans le sang est élevée dans le système veineux, diminue dans le réseau capillaire des poumons et est faible dans le sang artériel. La teneur en dioxyde de carbone d'un échantillon de sang est souvent exprimée en termes de pression partielle, c'est-à-dire la pression qu'aurait une quantité donnée de dioxyde de carbone contenue dans un échantillon de sang si elle occupait à elle seule tout le volume de l'échantillon de sang.

Le dioxyde de carbone (CO2) est transporté dans le sang de trois manières différentes (le rapport exact de chacune d'elles trois façons le transport dépend du fait que le sang soit artériel ou veineux).

L'hémoglobine, la principale protéine des globules rouges qui transporte l'oxygène, est capable de transporter à la fois l'oxygène et le dioxyde de carbone. Cependant, le dioxyde de carbone se lie à l’hémoglobine à un site différent de celui de l’oxygène. Il se lie aux extrémités N-terminales des chaînes de globine plutôt qu’à l’hème. Cependant, en raison des effets allostériques, qui entraînent une modification de la configuration de la molécule d'hémoglobine lors de la liaison, la liaison du dioxyde de carbone réduit la capacité de l'oxygène à s'y lier, à une pression partielle d'oxygène donnée, et vice versa - la la liaison de l'oxygène à l'hémoglobine réduit la capacité du dioxyde de carbone à s'y lier, à une pression partielle de dioxyde de carbone donnée. De plus, la capacité de l’hémoglobine à se lier préférentiellement à l’oxygène ou au dioxyde de carbone dépend également du pH de l’environnement. Ces caractéristiques sont très importantes pour l'absorption et le transport réussis de l'oxygène des poumons vers les tissus et sa libération réussie dans les tissus, ainsi que pour l'absorption et le transport réussis du dioxyde de carbone des tissus vers les poumons et sa libération dans ces derniers.

Le dioxyde de carbone est l’un des médiateurs les plus importants de l’autorégulation du flux sanguin. C'est un puissant vasodilatateur. En conséquence, si le niveau de dioxyde de carbone dans les tissus ou le sang augmente (par exemple, en raison d'un métabolisme intense - causé, par exemple, par activité physique, inflammation, lésions tissulaires ou en raison d'une obstruction du flux sanguin, d'une ischémie tissulaire), puis les capillaires se dilatent, ce qui entraîne une augmentation du flux sanguin et, par conséquent, une augmentation de l'apport d'oxygène aux tissus et du transport de dioxyde de carbone accumulé dans les tissus. De plus, le dioxyde de carbone à certaines concentrations (augmentées, mais n'atteignant pas encore des valeurs toxiques) a un effet inotrope et chronotrope positif sur le myocarde et augmente sa sensibilité à l'adrénaline, ce qui entraîne une augmentation de la force et de la fréquence des contractions cardiaques, cardiaques. le débit sanguin et, par conséquent, l'AVC et le volume sanguin minute. Cela aide également à corriger l’hypoxie et l’hypercapnie tissulaires (augmentation des niveaux de dioxyde de carbone).

Les ions bicarbonate sont très importants pour réguler le pH sanguin et maintenir un pH normal. l'equilibre acide-base. La fréquence respiratoire affecte la teneur en dioxyde de carbone dans le sang. Une respiration faible ou lente provoque une acidose respiratoire, tandis qu'une respiration rapide et excessivement profonde entraîne une hyperventilation et le développement d'une alcalose respiratoire.

De plus, le dioxyde de carbone joue également un rôle important dans la régulation de la respiration. Bien que notre corps ait besoin d'oxygène pour soutenir son métabolisme, de faibles niveaux d'oxygène dans le sang ou dans les tissus ne stimulent généralement pas la respiration (ou plutôt, l'effet stimulant d'un manque d'oxygène sur la respiration est trop faible et « s'active » tardivement, très tard). bas niveaux oxygène dans le sang, auquel une personne perd souvent connaissance). Normalement, la respiration est stimulée par une augmentation du taux de dioxyde de carbone dans le sang. Le centre respiratoire est beaucoup plus sensible à l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone qu’au manque d’oxygène. En conséquence, respirer de l'air très raréfié (avec une faible pression partielle d'oxygène) ou un mélange gazeux ne contenant aucun oxygène (par exemple 100 % d'azote ou 100 % de protoxyde d'azote) peut rapidement entraîner une perte de conscience sans provoquer de sensation. du manque d'air (car le taux de dioxyde de carbone n'augmente pas dans le sang, car rien n'empêche son expiration). Ceci est particulièrement dangereux pour les pilotes d'avions militaires volant à haute altitude (en cas de dépressurisation d'urgence de la cabine, les pilotes peuvent rapidement perdre connaissance). Cette caractéristique du système de régulation respiratoire est également la raison pour laquelle les agents de bord des avions demandent aux passagers, en cas de dépressurisation de la cabine de l'avion, d'abord de mettre eux-mêmes un masque à oxygène, avant d'essayer d'aider quelqu'un d'autre - en faisant cela , l'assistant risque lui-même de perdre rapidement connaissance, et ce même sans ressentir de gêne ni de besoin d'oxygène jusqu'au dernier moment.

Le centre respiratoire humain essaie de maintenir la pression partielle du dioxyde de carbone dans le sang artériel à un niveau ne dépassant pas 40 mmHg. Avec une hyperventilation consciente, la teneur en dioxyde de carbone dans le sang artériel peut diminuer jusqu'à 10-20 mmHg, tandis que la teneur en oxygène dans le sang restera pratiquement inchangée ou augmentera légèrement, et le besoin de reprendre une respiration diminuera en raison d'une diminution dans l'effet stimulant du dioxyde de carbone sur l'activité du centre respiratoire. C’est la raison pour laquelle, après une période d’hyperventilation consciente, il est plus facile de retenir sa respiration longtemps que sans hyperventilation préalable. Cette hyperventilation délibérée suivie d'une rétention de souffle peut entraîner une perte de conscience avant que la personne ne ressente le besoin de respirer. Dans un environnement sûr, une telle perte de conscience ne menace rien de spécial (après avoir perdu connaissance, une personne perdra le contrôle d'elle-même, cessera de retenir sa respiration et inspirera, respirera, et avec elle l'apport d'oxygène au cerveau sera restaurée, puis la conscience sera restaurée). Cependant, dans d'autres situations, comme avant la plongée, cela peut être dangereux (la perte de conscience et le besoin de respirer se produiront en profondeur, et en l'absence de contrôle conscient dans Voies aériennes l'eau entrera, ce qui pourrait conduire à la noyade). C'est pourquoi l'hyperventilation avant la plongée est dangereuse et déconseillée.

Reçu

En quantités industrielles, le dioxyde de carbone est libéré par les gaz de combustion ou comme sous-produit de processus chimiques, par exemple lors de la décomposition des carbonates naturels (calcaire, dolomite) ou lors de la production d'alcool (fermentation alcoolique). Le mélange des gaz résultants est lavé avec une solution de carbonate de potassium, qui absorbe le dioxyde de carbone et se transforme en bicarbonate. Une solution de bicarbonate se décompose lorsqu'elle est chauffée ou sous pression réduite, libérant du dioxyde de carbone. Dans les installations modernes de production de dioxyde de carbone, à la place du bicarbonate, on utilise plus souvent une solution aqueuse de monoéthanolamine, qui, dans certaines conditions, est capable d'absorber le CO₂ contenu dans les fumées et de le libérer lorsqu'il est chauffé ; Cela sépare le produit fini des autres substances.

Le dioxyde de carbone est également produit dans les usines de séparation de l’air en tant que sous-produit de la production d’oxygène pur, d’azote et d’argon.

En laboratoire, de petites quantités sont obtenues en faisant réagir des carbonates et bicarbonates avec des acides, comme le marbre, la craie ou la soude avec de l'acide chlorhydrique, en utilisant par exemple un appareil Kipp. La réaction de l'acide sulfurique avec la craie ou le marbre entraîne la formation de sulfate de calcium légèrement soluble, qui perturbe la réaction, et qui est éliminé par un excès important d'acide.

La réaction peut être utilisée pour préparer des boissons bicarbonate de soude avec de l'acide citrique ou du jus de citron aigre. C'est sous cette forme qu'apparaissent les premières boissons gazeuses. Les pharmaciens s'occupaient de leur production et de leur vente.

Application

DANS Industrie alimentaire le dioxyde de carbone est utilisé comme conservateur et agent levant, indiqué sur l'emballage avec un code E290.

Le dioxyde de carbone liquide est largement utilisé dans les systèmes d'extinction d'incendie et les extincteurs. Les systèmes d'extinction automatique d'incendie au dioxyde de carbone diffèrent par leurs systèmes de démarrage, qui peuvent être pneumatiques, mécaniques ou électriques.

Le dispositif permettant d'alimenter l'aquarium en dioxyde de carbone peut comprendre un réservoir de gaz. La méthode la plus simple et la plus courante de production de dioxyde de carbone repose sur la conception de la purée de boisson alcoolisée. Pendant la fermentation, le dioxyde de carbone libéré pourrait bien nourrir les plantes d’aquarium.

Le dioxyde de carbone est utilisé pour gazéifier la limonade et l’eau gazeuse. Le dioxyde de carbone est également utilisé comme agent protecteur lors du soudage au fil, mais à haute température, il se décompose et libère de l'oxygène. L'oxygène libéré oxyde le métal. A cet égard, il est nécessaire d'introduire dans le fil de soudure des agents désoxydants tels que le manganèse et le silicium. Une autre conséquence de l'influence de l'oxygène, également associée à l'oxydation, est une forte diminution de la tension superficielle, qui conduit, entre autres, à des projections de métal plus intenses que lors d'un soudage en milieu inerte.

Le stockage du dioxyde de carbone dans une bouteille en acier à l’état liquéfié est plus rentable que sous forme de gaz. Le dioxyde de carbone a une température critique relativement basse de +31°C. Environ 30 kg de dioxyde de carbone liquéfié sont versés dans un cylindre standard de 40 litres, et à température ambiante, il y aura une phase liquide dans le cylindre et la pression sera d'environ 6 MPa (60 kgf/cm²). Si la température est supérieure à +31°C, le dioxyde de carbone entrera dans un état supercritique avec une pression supérieure à 7,36 MPa. La pression de fonctionnement standard pour une bouteille ordinaire de 40 litres est de 15 MPa (150 kgf/cm²), mais elle doit résister en toute sécurité à une pression 1,5 fois supérieure, soit 22,5 MPa, donc travailler avec de telles bouteilles peut être considéré comme assez sûr.

Le dioxyde de carbone solide - « glace carbonique » - est utilisé comme réfrigérant dans la recherche en laboratoire, dans le commerce de détail, lors de la réparation d'équipements (par exemple : refroidissement d'une des pièces d'accouplement lors d'un ajustement serré), etc. Le dioxyde de carbone est utilisé pour liquéfier dioxyde de carbone et produire de la neige carbonique.

Méthodes d'inscription

La mesure de la pression partielle du dioxyde de carbone est nécessaire dans les processus technologiques, dans les applications médicales - analyse des mélanges respiratoires pendant la ventilation artificielle et dans les systèmes fermés de survie. L'analyse de la concentration de CO 2 dans l'atmosphère est utilisée pour la recherche environnementale et scientifique, afin d'étudier l'effet de serre. Le dioxyde de carbone est enregistré à l'aide d'analyseurs de gaz basés sur le principe de la spectroscopie infrarouge et d'autres systèmes de mesure de gaz. Un analyseur de gaz médicaux permettant d'enregistrer la teneur en dioxyde de carbone dans l'air expiré est appelé capnographe. Pour mesurer de faibles concentrations de CO 2 (ainsi que) dans les gaz de procédé ou dans l'air atmosphérique, une méthode de chromatographie en phase gazeuse avec un méthanateur et un enregistrement sur un détecteur à ionisation de flamme peuvent être utilisées.

Dioxyde de carbone dans la nature

Les fluctuations annuelles de la concentration de dioxyde de carbone atmosphérique sur la planète sont principalement déterminées par la végétation des latitudes moyennes (40-70°) de l'hémisphère nord.

Une grande quantité de dioxyde de carbone est dissoute dans l'océan.

Le dioxyde de carbone constitue une part importante de l'atmosphère de certaines planètes du système solaire : Vénus, Mars.

Toxicité

Le dioxyde de carbone n'est pas toxique, mais en raison de l'effet de ses concentrations accrues dans l'air sur les organismes vivants qui respirent de l'air, il est classé comme gaz asphyxiant. (Anglais) russe. De légères augmentations de concentration jusqu'à 2 à 4 % à l'intérieur entraînent somnolence et faiblesse chez les personnes. Les concentrations dangereuses sont considérées comme des niveaux d'environ 7 à 10 %, auxquels se développe une suffocation, se manifestant par des maux de tête, des étourdissements, une perte auditive et une perte de conscience (symptômes similaires à ceux du mal des montagnes), selon la concentration, sur une période de plusieurs minutes jusqu'à une heure. Si de l'air contenant de fortes concentrations de gaz est inhalé, la mort survient très rapidement par suffocation.

Bien qu'en fait, même une concentration de 5 à 7 % de CO 2 ne soit pas mortelle, déjà à une concentration de 0,1 % (ce niveau de dioxyde de carbone est observé dans l'air des mégalopoles), les gens commencent à se sentir faibles et somnolents. Cela montre que même à des niveaux d'oxygène élevés, une concentration élevée de CO 2 a un effet important sur le bien-être.

L'inhalation d'air avec une concentration accrue de ce gaz n'entraîne pas de problèmes de santé à long terme et, après avoir retiré la victime de l'atmosphère polluée, un rétablissement complet de la santé se produit rapidement.

Avant d’examiner les propriétés chimiques du dioxyde de carbone, découvrons quelques caractéristiques de ce composé.

informations générales

C'est le composant le plus important de l'eau gazeuse. C'est ce qui donne aux boissons fraîcheur et qualité pétillante. Ce composé est un oxyde acide formant du sel. le dioxyde de carbone est de 44 g/mol. Ce gaz est plus lourd que l’air, il s’accumule donc dans la partie basse de la pièce. Ce composé est peu soluble dans l'eau.

Propriétés chimiques

Considérons brièvement les propriétés chimiques du dioxyde de carbone. Lors de l'interaction avec l'eau, de l'acide carbonique faible se forme. Presque immédiatement après sa formation, il se dissocie en cations hydrogène et en anions carbonate ou bicarbonate. Le composé résultant interagit avec métaux actifs, les oxydes, ainsi qu'avec les alcalis.

Quelles sont les propriétés chimiques de base du dioxyde de carbone ? Les équations de réaction confirment la nature acide de ce composé. (4) capable de former des carbonates avec des oxydes basiques.

Propriétés physiques

Dans des conditions normales, ce composé est à l'état gazeux. Lorsque la pression augmente, il peut être converti à l’état liquide. Ce gaz est incolore, inodore et a un léger goût aigre. Le dioxyde de carbone liquéfié est un acide incolore, transparent et très mobile, similaire dans ses paramètres externes à l'éther ou à l'alcool.

Relatif masse moléculaire le dioxyde de carbone est de 44 g/mol. C'est presque 1,5 fois plus que l'air.

Si la température descend jusqu'à -78,5 degrés Celsius, une formation se produit, dont la dureté est similaire à celle de la craie. Lorsque cette substance s’évapore, du monoxyde de carbone se forme (4).

Réaction qualitative

Compte tenu des propriétés chimiques du dioxyde de carbone, il est nécessaire de l'isoler réaction qualitative. Lorsque ce produit chimique interagit avec l’eau de chaux, un précipité trouble de carbonate de calcium se forme.

Cavendish a pu découvrir des propriétés physiques caractéristiques du monoxyde de carbone (4), telles que la solubilité dans l'eau, ainsi qu'une densité élevée.

Lavoisier a mené une étude dans laquelle il a tenté d'isoler le métal pur de l'oxyde de plomb.

Les propriétés chimiques du dioxyde de carbone révélées à la suite de telles études sont devenues une confirmation des propriétés réductrices de ce composé. Lavoisier a réussi à obtenir du métal en calcinant de l'oxyde de plomb avec du monoxyde de carbone (4). Pour s'assurer que la deuxième substance était du monoxyde de carbone (4), il a fait passer de l'eau de chaux à travers le gaz.

Toutes les propriétés chimiques du dioxyde de carbone confirment le caractère acide de ce composé. DANS l'atmosphère terrestre ce composé est contenu en quantité suffisante. Avec la croissance systématique de ce composé dans l’atmosphère terrestre, de graves changements climatiques (réchauffement de la planète) sont possibles.

C'est le dioxyde de carbone qui joue un rôle important dans la nature vivante, car ce produit chimique participe activement au métabolisme des cellules vivantes. Exactement ça composé chimique est le résultat de divers processus oxydatifs associés à la respiration des organismes vivants.

Le dioxyde de carbone contenu dans l'atmosphère terrestre est la principale source de carbone pour les plantes vivantes. Au cours du processus de photosynthèse (à la lumière), le processus de photosynthèse se produit, qui s'accompagne de la formation de glucose et de la libération d'oxygène dans l'atmosphère.

Le dioxyde de carbone n'est pas toxique et ne favorise pas la respiration. Avec une concentration accrue de cette substance dans l'atmosphère, une personne éprouve une retenue respiratoire et de graves maux de tête. Dans les organismes vivants, le dioxyde de carbone a une importance physiologique importante ; il est par exemple nécessaire à la régulation du tonus vasculaire.

Caractéristiques de réception

À l'échelle industrielle, le dioxyde de carbone peut être séparé des gaz de combustion. De plus, le CO2 est un sous-produit de la décomposition de la dolomite et du calcaire. Les installations modernes de production de dioxyde de carbone impliquent l'utilisation de solution aqueuse l'éthanamine, qui adsorbe le gaz contenu dans les fumées.

En laboratoire, le dioxyde de carbone est libéré par la réaction de carbonates ou de bicarbonates avec des acides.

Application de dioxyde de carbone

Cet oxyde acide est utilisé dans l'industrie comme agent levant ou conservateur. Sur l'emballage du produit, ce composé est indiqué comme E290. Sous forme liquide, le dioxyde de carbone est utilisé dans les extincteurs pour éteindre les incendies. Le monoxyde de carbone (4) est utilisé pour produire de l'eau gazeuse et des boissons à base de limonade.

L'utilisation de dioxyde de carbone dans le domaine du soudage est très courante. C'est l'une des principales options utilisées pour différents types de connexions métalliques. Les propriétés physiques du dioxyde de carbone en font une substance universelle pour le soudage au gaz, le soudage à l'arc gazeux et électrique, etc. Il s’agit d’une matière première relativement peu coûteuse, utilisée ici depuis de nombreuses années. Il existe des options plus efficaces, mais le dioxyde de carbone est celui qui est le plus souvent utilisé. Il est utilisé à la fois pour la formation et pour effectuer les procédures les plus simples.

Le dioxyde de carbone est également appelé dioxyde de carbone. La substance est inodore et incolore dans son état normal. À pression atmosphérique normale, le dioxyde de carbone n’est pas à l’état liquide et passe immédiatement de solide à gazeux.

Applications du dioxyde de carbone

Le produit chimique n’est pas utilisé uniquement pour le soudage. Les propriétés physiques du dioxyde de carbone permettent de l'utiliser comme agent levant ou conservateur dans l'industrie alimentaire. Dans de nombreux systèmes d'extinction d'incendie, en particulier dans les extincteurs portatifs. Il est utilisé pour nourrir les plantes d’aquarium. Presque toutes les boissons gazeuses contiennent du dioxyde de carbone.

Dans l’industrie du soudage, l’utilisation de dioxyde de carbone pur n’est pas entièrement sans danger pour le métal. Le fait est que lorsqu'il est exposé à haute température il se décompose et de l'oxygène s'en dégage. À son tour, l'oxygène est dangereux pour le bain de soudure et pour l'éliminer impact négatif, utilisez divers désoxydants, tels que le silicium et le manganèse.

L'utilisation de dioxyde de carbone se retrouve également dans les cylindres des pistolets à air comprimé et des carabines. Comme dans les cylindres de soudage, le dioxyde de carbone est stocké ici à l’état liquéfié sous pression.

Formule chimique

Propriétés chimiques le dioxyde de carbone, ainsi que ses autres caractéristiques, dépendent directement des éléments qui composent la formule. La formule du dioxyde de carbone en chimie est CO 2. Cela signifie que le dioxyde de carbone contient un atome de carbone et deux atomes d'oxygène.

Propriétés chimiques et physiques

Après avoir examiné comment un gaz chimique est désigné en chimie, il convient d'examiner de plus près ses propriétés. Les propriétés physiques du dioxyde de carbone se manifestent par divers paramètres. La densité du dioxyde de carbone dans des conditions atmosphériques standard est de 1,98 kg/m3. Cela le rend 1,5 fois plus lourd que l’air atmosphérique. Le dioxyde de carbone est inodore et incolore. S’il est soumis à un fort refroidissement, il commence à se cristalliser en ce qu’on appelle la « neige carbonique ». La température de sublimation atteint -78 degrés Celsius.

Les propriétés chimiques du dioxyde de carbone en font un oxyde acide, car il peut former de l'acide carbonique lorsqu'il est dissous dans l'eau. Lorsqu'elle interagit avec des alcalis, la substance commence à former des bicarbonates et des carbonates. Avec certaines substances, comme le phénol, le dioxyde de carbone subit une réaction de substitution électrophile. La substance entre dans une réaction d'addition nucléophile avec des substances organomagnésiennes. L’utilisation de dioxyde de carbone dans les extincteurs est due au fait qu’il n’entretient pas le processus de combustion. L'utilisation en soudage est due au fait que certains métaux actifs brûlent dans la substance.

Avantages

L'utilisation du dioxyde de carbone est relativement peu coûteuse, car le prix de cette substance est assez bas par rapport à d'autres gaz ;
Il s’agit d’une substance très courante que l’on peut trouver dans de nombreux endroits ;
Le dioxyde de carbone est facile à stocker et ne nécessite pas de mesures de sécurité complexes ;
Le gaz s'acquitte bien des tâches pour lesquelles il est destiné.

Défauts

Lors de l'utilisation, des oxydes peuvent se former sur le métal, qui sont libérés par la substance lors du chauffage ;
Pour un fonctionnement normal, vous devez utiliser des consommables supplémentaires qui contribueraient à éliminer les effets négatifs des oxydes ;
Il existe des gaz plus efficaces utilisés dans l’industrie du soudage.

Utilisation du dioxyde de carbone dans le soudage

Cette substance est utilisée dans le domaine du soudage de produits métalliques comme a. Cela s'applique à la fois aux automatiques et aux . Souvent, il n'est pas utilisé dans forme pure et avec de l'argon ou de l'oxygène dans le mélange gazeux. Dans le secteur manufacturier, il existe plusieurs options pour approvisionner les postes. Parmi elles figurent les méthodes suivantes :

Livraison à partir d'un cylindre. Ceci est très pratique lorsqu'il s'agit de volumes relativement faibles d'une substance. Cela garantit la mobilité, car il n'est pas toujours possible de créer un pipeline vers le poste.
Conteneur de transport pour dioxyde de carbone. C'est également une excellente option pour consommer la substance dans de petits cylindres. Il fournit plus de gaz qu’en bouteilles, mais est moins pratique à transporter.
Réservoir de stockage stationnaire. Il est utilisé pour ceux qui utilisent du dioxyde de carbone en grande quantité. Ils sont utilisés lorsqu'il n'y a pas de station autonome dans l'entreprise.
Gare autonome. Il s'agit du mode de livraison le plus large en termes de volume, car il peut servir de poste pour presque toutes les procédures, quel que soit le volume. Ainsi, la poste reçoit la substance directement du lieu de sa production.

Une station autonome est un atelier spécial dans une entreprise où du dioxyde de carbone est produit. Elle peut travailler soit exclusivement pour ses propres besoins, soit pour approvisionner d'autres ateliers et organismes. Pour assurer les points de fonctionnement de l'entreprise, le gaz est acheminé par gazoducs. Lorsque l’entreprise doit stocker du dioxyde de carbone, celui-ci est transféré dans des réservoirs de stockage spéciaux.

Mesures de sécurité

Le stockage et l'utilisation de la substance sont relativement sûrs. Mais afin d'éliminer tout risque d'accident, vous devez respecter les règles de base :

Bien que le dioxyde de carbone ne soit ni explosif ni toxique, si sa concentration est supérieure à 5 %, une personne se sentira étouffée et manque d'oxygène. Ne laissez aucune fuite et ne stockez rien dans un endroit fermé et non ventilé.
Si vous abaissez la pression, le dioxyde de carbone liquide se transforme en état gazeux. A cette époque, sa température peut atteindre -78 degrés Celsius. Ceci est nocif pour les muqueuses du corps. Cela entraîne également des engelures de la peau
L’inspection des grands réservoirs de stockage de dioxyde de carbone doit être effectuée à l’aide d’un masque à gaz. Le réservoir doit être chauffé à une température environnement et être bien aéré.

Conclusion

Les propriétés physiques ne sont pas le seul indicateur permettant de sélectionner le gaz de soudage. La combinaison de tous les paramètres fournit cette substance position confiante sur le marché des consommables modernes. Parmi les procédures les plus simples, il s’agit d’un gaz indispensable que presque tous les soudeurs professionnels et novices ont rencontré.

Le dioxyde de carbone, ou dioxyde de carbone (CO 2), est vital pour les plantes. Les plantes obtiennent du carbone à partir du CO 2, pendant le processus de photosynthèse, et les atomes de carbone sont les principaux Matériau de construction pour les molécules organiques. Et les plantes d’aquarium ne font pas exception. Avec une carence en dioxyde de carbone, ils n'auront tout simplement rien pour construire leurs tissus, ce qui ralentira considérablement ou arrêtera complètement leur croissance. D’un autre côté, s’il y a un excès de dioxyde de carbone dans l’eau de l’aquarium, les poissons commencent à suffoquer même lorsque la teneur en oxygène est élevée. Cela est dû à deux effets très désagréables : le bore et le ruta, qui sont causés par des modifications des propriétés de l'hémoglobine du poisson à des niveaux élevés de dioxyde de carbone. Par conséquent, si un aquariophile veut admirer des plantes et des poissons vivants, et non en plastique, il doit être capable de maintenir la concentration de CO 2 dans l'eau de son aquarium dans la plage optimale - de manière à ce que les plantes puissent bien pousser et les poissons peut respirer normalement. Comment procéder sera discuté dans cet article.

Pour ceux qui ne veulent pas entrer dans le vif du sujet, mais souhaitent obtenir immédiatement une réponse : La teneur optimale en dioxyde de carbone dans l'eau d'aquarium est de 15 à 20 mg/l. Et la quantité de CO 2 dissoute dans l'eau de votre aquarium peut être calculée à partir des valeurs de et - KN. Pour ne rien compter soi-même, mais remplacez simplement les valeurs pH et KH déterminées à l'aide de tests dans les cases requises et obtenez la réponse, utilisez .
Un aquariophile a-t-il même besoin de mesurer quelque chose puis de calculer quelque chose ? Est-il vraiment nécessaire de « vérifier l’harmonie avec l’algèbre » ? Après tout, tout dans la nature est capable de s’autoréguler. Un aquarium est aussi essentiellement un petit « morceau » de nature et une harmonie naturelle peut s’y établir par elle-même. Dans un aquarium aux proportions normales (classiques) avec un nombre de poissons suffisant, mais pas excessif, cela se produit naturellement. Pour qu'il reste stable, il faut environ un cinquième du volume d'eau régulièrement et au moins une fois par semaine. Et cela garantira véritablement un biobalance stable. Dans un tel aquarium, au cours de leur vie, les poissons émettront autant de dioxyde de carbone, d'ammoniac et d'autres substances que nécessaire pour que les plantes reçoivent la nutrition minérale nécessaire et ne souffrent pas de pauvreté. À leur tour, des plantes performantes fourniront aux poissons suffisamment d’oxygène. À partir du dernier quart du XIXe siècle (depuis l'époque de N.F. Zolotnitsky) et pendant la majeure partie du XXe siècle, presque tous les aquariophiles possédaient de tels aquariums et tout allait bien pour eux. Et beaucoup d’entre eux ne savaient même pas ce que c’était…L'entretien d'un aquarium moderne sans l'utilisation de moyens permettant de déterminer les paramètres de l'eau d'aquarium (sans tests) est tout simplement impensable.
Qu'est ce qui a changé? Capacités techniques ! Avec l’aide d’équipements spéciaux, nous avons commencé à tromper la nature. Dans une petite boîte en verre, qui est essentiellement un aquarium d'intérieur typique (et même un volume solide de 200 à 300 litres pour un étang d'intérieur est très petit comparé à un réservoir naturel), il est devenu possible de contenir un certain nombre d'organismes vivants qui sont en aucun cas comparable aux ressources naturelles disponibles. Prenons l’exemple de l’oxygène : comment ses réserves se reconstituent-elles naturellement dans l’eau ? Nous avons déjà évoqué la photosynthèse, mais est-ce de jour et de nuit ? Sans remuer ni aérer l'eau avec appareils techniques La reconstitution des réserves d'oxygène dans l'eau se produit très lentement. Ainsi, dans l'eau complètement calme d'un aquarium, à la surface même - à une profondeur de 0,5 à 1 mm - la quantité d'oxygène peut être deux fois plus élevée qu'à une profondeur de quelques centimètres seulement. La transition de l'oxygène de l'air à l'eau elle-même se produit extrêmement lentement. Selon les calculs de certains chercheurs, une molécule d'oxygène, du fait de la seule diffusion, ne peut pas s'approfondir de plus de 2 cm par jour ! Par conséquent, sans pompes et aérateurs, qui n'existaient pas dans l'Antiquité, il était tout simplement impossible pour l'aquariophile de peupler l'aquarium de poissons « supplémentaires » - ils étoufferaient. Les équipements modernes permettent de garder un nombre de poissons inimaginable autrefois, et des lampes lumineuses permettent de planter l'aquarium de manière très dense et même de recouvrir tout son fond de plantes couvre-sol !

Photo 1. Il s'agit d'un fragment du fond d'un aquarium moderne. Il est densément planté de plantes couvre-sol : glossostigma (Glossostigma elatinoides), mousse de Java (Vesicularia dubyana) et Riccia fluitans. Ce dernier flotte généralement près de la surface, mais il peut être réalisé (et ceci est mis en œuvre ici) pour qu'il se développe au fond. Pour ce faire, l'aquarium doit être bien éclairé et ajouter du dioxyde de carbone - CO 2 - à l'eau. Crevettes Amano Ce n'est pas non plus par hasard qu'elle est entrée dans le cadre, quelqu'un doit sélectionner soigneusement les restes de nourriture dans l'épaisseur des bagels.

Mais il ne faut pas oublier que la nature trompée dès le moment où nous les organismes vivants ne sont plus responsables de rien ! La viabilité durable d’un tel système n’est aujourd’hui en aucun cas garantie. Pour le chaos environnemental que l'aquariophile a créé dans son aquarium, lui et lui seul sera responsable. Même une erreur mineure entraînera un désastre environnemental. Et pour ne pas se tromper, il faut savoir de quoi les plantes et les poissons ont besoin et quels paramètres hydrochimiques de l'eau leur conviennent. Surveillance en temps opportun , pH, KN, teneur en eau , , potassium et ions fer, vous pouvez intervenir rapidement dans le fonctionnement d'un système surpeuplé et donc instable, en lui fournissant les ressources manquantes et en éliminant les déchets excédentaires que la « biocénose » de l'aquarium elle-même n'est pas en mesure d'utiliser.L'une des ressources les plus importantes et nécessaires pour un aquarium contenant des plantes vivantes est le dioxyde de carbone - CO 2.

Photo 2. La photo a été prise le . Ceci est une vue arrière de l'aquarium. Aucun arrière-plan artificiel n'est fourni ici. Il sera créé par des plantes plantées de manière extrêmement dense le long du mur du fond. Afin qu’ils grandissent sans « s’étouffer », plusieurs astuces basées sur les hautes technologies d’aquariophilie ont été utilisées. Il s'agit d'un sol multicouche spécial, non acidifiant, riche en minéraux disponibles pour les plantes, d'une source de lumière très brillante au spectre spécialement sélectionné, et bien sûr d'un dispositif qui enrichit l'eau en CO 2 : un cylindre avec un réducteur, un un compteur de bulles, un atomiseur de dioxyde de carbone (réacteur) - tous produits par la société ADA.

Photo 3. Fait partie d'un système qui enrichit l'eau de l'aquarium en CO 2, fermer. Un dispositif est fixé à l'extérieur qui vous permet de contrôler visuellement l'alimentation en gaz de l'aquarium - un compteur de bulles. Il y a un diffuseur à l'intérieur. Pour plus de clarté, les organisateurs du séminaire ont libéré le gaz très fortement et toute une colonne de bulles s'est élevée du diffuseur. Les plantes d’aquarium n’ont pas besoin d’autant de dioxyde de carbone. En fonctionnement normal, beaucoup moins de gaz est fourni. Ainsi, la végétation luxuriante de l’aquarium « naturel » de Takashi Amano ne pousse pas d’elle-même – cela nécessite un équipement spécial. Cet aquarium n’est donc pas si « naturel », il est plutôt artificiel !

Il y a très peu de CO 2 dans l'atmosphère terrestre – seulement 0,038 %. Dans l'air atmosphérique sec à pression barométrique standard (760 mm Hg), sa pression partielle n'est que de 0,23 mm. Hg Art. (0,038% de 760). Mais même cette très petite quantité est suffisante pour que le dioxyde de carbone indique sa présence de manière importante pour l'aquariophile. Par exemple, de l'eau distillée ou bien déminéralisée, après avoir été laissée dans un récipient ouvert pendant un temps suffisant pour qu'elle se dissolve et s'équilibre avec air atmosphérique les gaz du mélange qui constitue cet air deviendront légèrement acides. Cela se produira parce que le dioxyde de carbone s’y dissoudra.
À la pression partielle de dioxyde de carbone ci-dessus, sa concentration dans l'eau peut atteindre 0,6 mg par l, ce qui entraînera une diminution du pH à des valeurs proches de 5,6. Pourquoi? Le fait est que certaines molécules de dioxyde de carbone (pas plus de 0,6%, mais cela suffit pour faire baisser le pH) interagissent avec les molécules d'eau pour former de l'acide carbonique :

CO 2 +H 2 O<->H2CO3

L'acide carbonique se dissocie en un ion hydrogène et un ion bicarbonate :

H2CO3<->H + + HCO 3 -

C'est pourquoi l'eau distillée devient acide. Rappelons que cela reflète précisément la teneur en ions hydrogène de l'eau. C'est le logarithme négatif de leur concentration.
C’est exactement la même chose dans la nature. Par conséquent, même dans les régions écologiquement propres où l'eau de pluie ne contient pas d'acide sulfurique et nitrique, elle reste légèrement acide. Puis, en passant par le sol, où la teneur en dioxyde de carbone est plusieurs fois supérieure à celle de l'atmosphère, l'eau en est encore plus saturée. Interagissant ensuite avec les roches contenant du calcaire, cette eau convertit le carbonate de calcium peu soluble en bicarbonate hautement soluble :

CaCO 3 + H 2 O + CO 2<->Ca(HCO3)2

Cette réaction est réversible. Il peut être décalé vers la droite ou vers la gauche en fonction de la concentration de dioxyde de carbone. Si la teneur en CO 2 reste stable pendant une période suffisamment longue, alors dans une telle eau équilibre dioxyde de carbone-chaux: aucun nouvel ion hydrocarbonate n’est formé.
Bilan dioxyde de carbone-chaux peut être plié à différentes significations pH et rapport des concentrations d'ions présents dans l'eauCO 3 2-,HCO3 -et du dioxyde de carbone libre (CO2)cela dépendra du pH de la solution aqueuse (dans notre cas, du pH de l'eau de l'aquarium) et la température. Cette dépendance à l'indice d'hydrogène à une température de 25 o C est présentée dans la Fig. 1.

Fig. 1. Rapport CO 3 2-,CO2EtHCO3 -à une température de 25 o C. On voit que dioxyde de carbone en tant que tel (dioxyde de carbone libre, ou CO2) peut être présent dans l’eau seulement si le pH<8,4 , et à des valeurs de pH inférieures à 4,3, tout le dioxyde de carbone dissous dans l'eau estalimenté uniquement en dioxyde de carbone gratuit. À pH>8,4, il n'y a pas de dioxyde de carbone libre dans l'eau.L'ion hydrocarbure (dioxyde de carbone semi-lié) est présent dans l'eau dont le pH est supérieur à 4,3 ; à pH = 8,4, tout le dioxyde de carbone est sous forme semi-liée ( HCO3 -). À pH>8,4, des ions apparaissent dans l'eau CO3 2-(dioxyde de carbone fixe), dont la concentration augmente avec l'augmentation du pH.
Basé sur des matériaux

Si du dioxyde de carbone est ajouté à un système d’équilibre, alorséquilibre acide glycique-calcairesera perturbé, entraînant la dissolution des carbonates de calcium et de magnésium. En ce qui concerne les conditions de l'aquarium, cela signifie que les coquilles d'escargots commenceront à se dissoudre, ainsi que le sol calcaire, les pierres et les décorations - dans de tels cas, disent les aquariophiles - le sol "". En anticipant un peu, je constaterai que les sols et décors « phonants » sont inadaptés aux aquariums avec un apport supplémentaire de CO 2 à l'eau. Et pourquoi il en est ainsi sera expliqué ci-dessous.

E Si le CO 2 est éliminé du système d'équilibre d'une manière ou d'une autre, le carbonate de calcium précipitera de la solution contenant des bicarbonates. Cela se produit, par exemple, lorsque l'on fait bouillir de l'eau (c'est méthode connue réduire la dureté carbonatée, c'est-à-dire la concentration dans l'eau Ca(HCO3)2 Et Mg(HCO3)2. Le même processus est observé lors d'une simple décantation de l'eau artésienne, qui était sous haute pression sous terre et où beaucoup de CO 2 y était dissoute. Comme une soude dans une bouteille ouverte, une fois à la surface, cette eau libère un excès de dioxyde de carbone jusqu'à ce que sa concentration corresponde à la pression partielle du CO 2 de l'air ambiant. Dans le même temps, une turbidité blanchâtre peut y apparaître, constituée de particules de calcaire - CaCO 3. Les stalactites et les stalagmites se forment selon exactement le même principe : l'eau suintant des couches souterraines est débarrassée de l'excès de dioxyde de carbone et en même temps des carbonates de calcium et de magnésium, qui précipitent, augmentant la taille de la stalactite. Et, en fait, la même réaction se produit sur les feuilles de nombreuses plantes d’aquarium, lorsqu’elles photosynthétisent activement sous une lumière vive et absorbent tout le dioxyde de carbone dissous dans l’eau de l’aquarium. C’est là que leurs feuilles commencent à « griser », à mesure qu’elles se couvrent de sédiments de carbonate de calcium (vous pouvez voir à quoi cela ressemble). Mais une fois que tout le dioxyde de carbone est éliminé de l’eau, elle ne contient plus d’acide carbonique. S'il n'y a pas un montant significatif d'autres acides, le pH devrait augmenter. C’est exactement ce qui se passe. Les plantes activement photosynthétiques, ayant consommé tout le CO2 disponible dans l'eau, peuvent élever le pH de l'eau de l'aquarium à 8,4. Avec un tel indicateur de la réaction active de l'eau, il n'y a plus de molécules libres de dioxyde de carbone et d'acide carbonique, de sorte que les plantes, afin de continuer la photosynthèse, sont obligées d'extraire le dioxyde de carbone des bicarbonates.Cependant, tous les types de plantes d’aquarium ne peuvent pas le faire, même si beaucoup le peuvent.

Ca(HCO 3) 2 -> CO 2 ( absorbé par la plante) + CaCO 3 + H 2 O

En règle générale, ils ne peuvent pas augmenter sensiblement le pH encore plus, car une nouvelle augmentation de cet indicateur aggrave considérablement l'état fonctionnel des plantes elles-mêmes : la photosynthèse, et donc l'élimination du CO 2 de l'eau de l'aquarium, ralentit et le dioxyde de carbone dans l'air, se dissolvant dans l'eau, stabilise le pH . Les plantes d’aquarium peuvent ainsi littéralement s’étouffer. Les espèces qui extraient mieux le dioxyde de carbone des bicarbonates en bénéficient, tandis que celles qui ne peuvent pas le faire en souffrent, par exemple les rotals, les pogostemons et les aponogetons. Ces plantes sont considérées comme les plus délicates par les aquariophiles.

Photo 4. plantes aquatiques Cet aquarium n'est pas dans le meilleur état. Pendant longtemps il existait dans des conditions de carence aiguë en dioxyde de carbone, puis son approvisionnement s'est organisé. Les résultats sont évidents. Herbes fraîches Le sommet de la tête parle de lui-même. L'effet de l'apport de CO 2 est particulièrement visible sur les rotala macrandra. Privés de dioxyde de carbone libre, ils ont failli mourir, comme en témoignent les sections nues des tiges, mais ils ont repris vie et ont donné de belles feuilles rougeâtres, qui ont poussé très rapidement même lorsque du dioxyde de carbone était apporté.

Les plantes capables d'extraire le CO 2 des bicarbonates sont plus tenaces. Ceux-ci comprennent le potamot, la vallisneria, l'échinodorus, le nayas et la hornwort. Cependant, des fourrés denses d'élodées peuvent également les étouffer. Et tout cela parce que l’élodée peut extraire encore plus efficacement le dioxyde de carbone lié aux bicarbonates :

Ca(HCO 3) 2 -> 2СО 2 ( absorbé par la plante) + Ca(OH)2

E ce processus peut présenter un danger non seulement pour les autres plantes, mais aussi pour la grande majorité poissons d'aquarium augmenter la valeur du pH de l'eau de l'aquarium à 10.
Il est impossible de faire pousser un certain nombre de plantes dans une eau d'aquarium au pH élevé, et de nombreuses espèces de poissons d'aquarium n'aiment absolument pas l'eau alcaline : elles peuvent également y contracter des branchiomycoses. Il existe même une maladie spéciale non contagieuse des poissons, causée par l'eau alcaline. Les fortes fluctuations quotidiennes des valeurs de pH, qui se produisent sous une lumière vive et sont causées par l'activité des plantes qui extraient le dioxyde de carbone des bicarbonates, sont particulièrement destructrices.
Est-il possible de corriger la situation en augmentant l'aération de l'aquarium, dans l'espoir qu'en raison de la forte solubilité du dioxyde de carbone, l'eau de l'aquarium s'enrichisse en CO 2 ? En effet, à pression atmosphérique normale et à une température de 20°C, 1,7 g de dioxyde de carbone pourraient se dissoudre dans un litre d'eau. Mais cela ne se produirait que si la phase gazeuse avec laquelle cette eau entre en contact était entièrement constituée de CO 2, c'est-à-dire que la pression partielle du dioxyde de carbone serait de 760 mm Hg. Et au contact de l'air atmosphérique, qui ne contient que 0,038 % de CO 2, seuls 0,6 mg peuvent passer de cet air dans 1 litre d'eau - c'est la concentration d'équilibre correspondant à la pression partielle de dioxyde de carbone dans l'atmosphère au niveau de la mer. Si la concentration de CO 2 dans l'eau de l'aquarium est inférieure, alors l'aération la portera à 0,6 mg/l, Mais pas plus! Cependant, la teneur en dioxyde de carbone dans l'eau de l'aquarium reste généralement supérieure à la valeur spécifiée et l'aération n'entraîne qu'une perte de CO 2.
Le problème de la carence en dioxyde de carbone peut être résolu en l'apportant à l'aquarium, d'autant plus que ce n'est pas du tout difficile. Dans ce domaine, vous pouvez même vous passer d'équipements de marque coûteux, mais simplement utiliser les processus de fermentation alcoolique dans une solution sucrée avec de la levure et quelques autres appareils extrêmement simples.
Mais ici, nous devons être conscients qu’en agissant ainsi, nous trompons une fois de plus la nature. Saturer inconsidérément l'eau de l'aquarium avec du dioxyde de carbone ne mènera à rien de bon. De cette façon, vous pouvez rapidement tuer les poissons puis les plantes. Le processus d'approvisionnement en dioxyde de carbone doit être strictement contrôlé. Il a été établi que pour les poissons, la concentration de CO 2 dans l'eau de l'aquarium ne doit pas dépasser 30 mg/l. Et dans certains cas, cette valeur devrait être réduite d'au moins un tiers. Rappelons que les fluctuations du pH sont nocives pour les poissons et les plantes, et qu'un fort apport de dioxyde de carbone acidifie rapidement l'eau.
Comment évaluer la teneur en CO 2 et s'assurer que lorsque ce gaz est fourni à l'aquarium, les valeurs de pH fluctuent légèrement et restent dans une plage acceptable tant pour les poissons que pour les plantes ? Ici, on ne peut pas se passer de formules et de calculs mathématiques : l'hydrochimie de l'eau d'aquarium est, hélas, un sujet plutôt « aride ».
La relation entre les concentrations de dioxyde de carbone, d'ions hydrogène et d'ions bicarbonate dans l'eau d'aquarium d'eau douce dans la plage de pH de 5 à 8,4 est reflétée par l'équationHenderson-Hasselbach, qui dans notre cas ressemblera à :

/ = K1 (1)

Où K1 est la constante de dissociation apparente de l'acide carbonique dans la première étape, en tenant compte de l'équilibre des ions avec la quantité totale de dioxyde de carbone dans l'eau - dioxyde de carbone total déterminé analytiquement (c'est-à-dire à la fois les molécules de CO 2 simplement dissoutes et les molécules hydratées sous forme d'acide carbonique - H 2 CO 3). Pour une température de 25°C, cette constante est égale à 4,45*10 -7. Les crochets indiquent .
En réorganisant la formule, on obtient :

(2)

Les valeurs de pH peuvent être déterminées à l'aide de tests standard de pH et de KH pour aquarium. dans l'eau d'aquarium détermine le test de dureté carbonatée : test KH. A noter que le mot « rigidité » dans son nom n'est qu'un hommage à la tradition. Cela n’a aucun rapport direct avec la détermination des concentrations d’ions calcium et magnésium. En fait, le test KN détermine alcalinité l'eau (plus d'informations à ce sujet sont discutées dans). Dans un aquarium ordinaire, si des solutions tampons telles que KH+ et pH+ et des hummates n'étaient pas ajoutées à l'eau, la principale contribution à l'alcalinité est apportée parions hydrocarbonés, le test KH est donc tout à fait adapté à nos besoins. Le seul inconvénient de son utilisation est lié à la nécessité de convertir les degrés dans lesquels il produit le résultat en concentrations molaires (M), ce qui n'est cependant pas du tout difficile. Pour cela, la valeur de la dureté carbonatée est suffisante en degrés , obtenu après avoir effectué la procédure de test, divisez par 2,804. La concentration en ions hydrogène, exprimée en valeur du pH, doit également être convertie en M, pour cela il faut élever 10 à la puissance, égale à la valeur pH de signe négatif :

Traduire calculé à l'aide de la formule (2) quantités de M à mg/l CO2 vous devez le multiplier par 44 000.
Il ne faut pas oublier que en utilisant l'équation de Henderson-Hasselbach, vous pouvez calculer la concentration de dioxyde de carbone total déterminé analytiquement dans un aquarium si l'aquariophile n'a pas utilisé de réactifs spéciaux pour stabiliser le pH et si la teneur en acides humiques et autres acides organiques dans son aquarium est modérée(avec un degré de précision suffisant pour un amateur, cela peut être jugé par la couleur de l'eau de l'aquarium : si elle ne ressemble pas à l'Amazonie, c'est-à-dire incolore ou peu colorée, alors il n'y en a pas beaucoup) .
Ceux qui sont familiers avec un ordinateur, en particulier avec des feuilles de calcul Excel, peuvent, à partir de la formule ci-dessus et de la valeur K1, créer des tableaux détaillés reflétant la teneur en dioxyde de carbone en fonction de la dureté carbonatée et du pH. Nous présenterons ici une version abrégée, mais espérons-le utile pour les aquariophiles amateurs, d'un tel tableau et qui permet de calculer automatiquement la teneur en dioxyde de carbone dans l'eau :

Valeurs minimales du pH de l'eau d'un aquarium pour une dureté carbonatée donnée, à laquelle la teneur en dioxyde de carbone n'est pas encore dangereuse pour les poissons ( chiffres rouges dans les colonnes), et les valeurs de pH maximales admissibles auxquelles les plantes qui ne peuvent pas extraire le CO 2 des bicarbonates, bien que lentement, poussent quand même ( nombres verts en colonnes). Pour 25°C.

Glucides. dur KH	0,5	1	2	3	4	5	6-7	8-9	10-11	12-13
Mole/l	0,18	0,36	0,71	1,07	1,43	1,78	2,14-2,5	2,85-3,21	3,57-3,92	4,28-5,35
pH minimum pour le poisson (25-28 mg/l CO2)	5,8	6,1	6,4	6,6	6,7	6,8	6,9	7,0	7,1	7,2
pH maximum pour les plantes (6-7 mg/l CO2)	6,4	6,7	7,0	7,2	7,3	7,4	7,5	7,6	7,7	7,8
pH "naturel" (2-3 mg/l CO2)	6,8	7,1	7,4	7,6	7,7	7,8	7,9	8,0	8,1	8,2
pH correspondant à la pression partielle de dioxyde de carbone dans l'atmosphère (0,6 mg/l CO2)	7,4	7,7	8,0	8,2	8,3	8,4	_	_	_	_

Si vous décidez de donner du dioxyde de carbone, utilisez ce tableau pour déterminer la valeur de pH optimale. Sélectionnez une colonnecorrespondantdureté carbonatée de l'eau dansVotre aquarium.Ajustez l'apport de CO 2 de manière à ce que la valeur du pH se situe entre les chiffres rouge et vert. Par exemple, si KN dans un aquarium est égal à 4, alors l'intervalle les valeurs de pH acceptables seront 6,7 - 7,3 . À pH= 6,7 la concentration de dioxyde de carbone dans l'eau sera d'environ 28 mg/l - c'est presque la valeur maximale pour les poissons et très confortable pour les plantes. Si la concentration de CO 2 augmentez-le un peu plus (la valeur du pH deviendra inférieure au chiffre « rouge »), le poisson risque alors de mourir. A pH = 7,3, les poissons, même les plus délicats, ne risquent pas d'être empoisonnés par le dioxyde de carbone, puisque sa teneursera absolument sans danger pour eux : seulement environ 7 mg/l. Cette concentration est suffisante pour la survie des plantes, mais celles-ci ne connaîtront pas une croissance rapide. Mais à des valeurs de pH situées au milieu de la plage acceptable, par exemple à 6,9 (la concentration de CO2 sera d'environ 17 mg/l), les poissons et les plantes se sentiront bien. C’est exactement ce que nous devrions nous efforcer de maintenir. Pour ça réduire apport de CO 2 si la valeur du pH tend vers la limite inférieure et augmenter s'il s'approche du sommet.Pendant la journée, la réaction active de l'eau change généralement progressivement, car la quantité de dioxyde de carbone fournie correspond rarement exactement aux besoins des plantes : la concentration de gaz augmente ou diminue lentement. Le réglage initial au milieu de l'intervalle permettra de garantir que la valeur du pH ne dépasse pas ses limites. Si apport de CO 2 est régulé par un contrôleur de pH qui coupe automatiquement l'alimentation en dioxyde de carbone lorsque le pH descend à un niveau prédéterminé, ce niveau doit alors être réglé de manière à ce qu'il ne soit pas inférieur à celui acceptable pour les poissons (chiffres rouges dans le tableau). L'utilisation d'un contrôleur de pH est la méthode la plus efficace et la plus sûre, mais elle est relativement coûteuse et l'électrode de pH incluse nécessite un étalonnage mensuel.

Vous pouvez organiser l'approvisionnement en CO 2 de l'aquarium non seulement à l'aide d'un cylindre rempli de CO 2, mais également à l'aide de comprimés spéciaux placés dans l'aquarium dans un appareil spécial (fabriqué par SERA), à l'aide d'un générateur d'infusion, à l'aide d'un appareil électronique qui produit du dioxyde de carbone à partir d'une cartouche de charbon et d'un autre appareil simple. Dans la version la plus simple, afin de saturer l'eau en dioxyde de carbone, vous pouvez ajouter de l'eau gazeuse peu minéralisée dans l'aquarium au début de la journée (naturellement sans additifs alimentaires!). Dans les petits aquariums, cela peut avoir un effet positif visible.

Le tableau montre également les valeurs de pH qu'acquiert, à une dureté carbonatée donnée, l'eau bien aérée d'un aquarium d'ambiance (le niveau de pH « naturel »), si elle est modérément peuplée de poissons et si l'oxydation de l'eau dans ce n'est pas élevé. En d'autres termes, si l'alimentation en dioxyde de carbone de l'aquarium est soudainement interrompue et que l'aération est activée « au maximum », nous pouvons alors nous attendre à ce que le pH de l'eau augmente jusqu'à approximativement ces valeurs en quelques heures. Comme le montre le tableau, la différence entre la limite inférieure de la plage admissible et le niveau de pH « naturel » est approximativement égale à 1. Pour les espèces délicates de crevettes, de poissons et de plantes, elle peut être trop forte et, si elle ne provoque pas leur mort, cela aura un effet déprimant. Un contrôleur de pH automatique ne permet pas de tels changements, mais s'il n'y a pas de contrôleur, ils sont fort probables. Par conséquent, si vous arrêtez de fournir du CO 2 à l'aquarium la nuit et activez l'aération, soyez prudent : le pH peut augmenter trop fortement. Pour éviter cela, n'ajustez pas l'apport de dioxyde de carbone de manière à ce que la valeur du pH soit proche de la limite inférieure (« rouge ») de l'intervalle admissible, car il suffit amplement de rester au milieu et ensuite la différence entre le jour et la nuit Les valeurs de pH ne dépasseront pas 0,5, ce qui est absolument sûr. Une forte aération la nuit n’est pas non plus toujours nécessaire. Mais seules les observations de l'aquarium permettront de déterminer si cela est nécessaire (dans de nombreux cas, le débit d'eau de la pompe filtrante est largement suffisant pour assurer un échange gazeux suffisant).
Les chiffres de la dernière rangée de ce tableau correspondent au pH de l'eau d'une dureté carbonatée donnée, qui est en équilibre avec la pression partielle de CO 2 dans l'atmosphère. On voit qu'ils sont encore plus élevés. Dans les réservoirs naturels, dans les rapides des rivières propres, où l'eau bout et libère tout l'excès de dioxyde de carbone (hors équilibre) dans l'atmosphère, de telles valeurs de pH se produisent réellement. À l'intérieur, la pression partielle du dioxyde de carbone dans l'air est plus élevée qu'à l'air libre, et les processus qui se déroulent dans le sol et le filtre de l'aquarium conduisent à la formation de dioxyde de carbone. Cela garantit une teneur en CO 2 plus élevée dans l'eau de l'aquarium que dans des conditions naturelles, et l'eau qu'elle contient, avec la même dureté carbonatée, s'avère plus acide.
Examinons maintenant une autre question importante : à quelles valeurs initiales du pH de l’eau de l’aquarium le dioxyde de carbone peut-il lui être apporté ? Pour ce faire, revenons à la figure 1 et à notre tableau utile. Rappelons-nous queL'acide holique, qui se forme lorsque le dioxyde de carbone atmosphérique est dissous dans l'eau, réduit le pH de l'eau distillée, dont le pH est proche de 0, à 5,6, et de l'eau dont la dureté carbonatée, par exemple, est égale à 5 kH, étant en équilibre avec gaz atmosphériques, a une réaction active 8.4. Le schéma suivant s’observe facilement : plus la dureté carbonatée de l’eau est élevée, plus elle est alcaline.Comme le montre la figure, à des valeurs de pH supérieures à 8,4, des ions carbonate sont présents dans l'eau (CO3 2-), qui, réagissant avec le dioxyde de carbone libre, va convertir sa forme semi-liée (HCO3 -), inaccessible aux espèces délicates de plantes d'aquarium. Nous gaspillerons du dioxyde de carbone. Pour la même raison, les sols ne conviennent pas à un aquarium à base de plantes. En fournissant du dioxyde de carbone à un aquarium avec un tel sol, nous le dépenserons à nouveau pour la formation d'ions hydrocarbonés -HCO3 -. De plus, des valeurs de pH élevées inhibent en principe l'activité vitale de nombreux types de plantes d'aquarium, mais elles les favorisent également parfaitement. Si vous avez chez vous de l'eau du robinet avec un pH élevé et, par conséquent, une dureté carbonatée élevée, elle ne convient pas à un aquarium d'herbes aromatiques avec un apport supplémentaire de dioxyde de carbone. Vous devrez utiliser une installation d'osmose inverse pour réduire sa minéralisation et comment faire.

Ainsi, une eau avec un pH élevé ne convient pas. Qu'en est-il du niveau bas ? Ne convient pas non plus, car la dureté carbonatée est également trop faible. Expliquons pourquoi c'est mauvais. On peut voir sur la figure qu'à pH = 6,4, les concentrations de dioxyde de carbone libre et d'ions bicarbonate sont à peu près égales et qu'à de faibles « niveaux de carbonate », elles sont très faibles - cela se voit clairement sur la plaque : KH = 0,5, pH = 6.4, et la teneur en CO 2 n'est que de 6 mg/l - cela suffit juste pour la survie des plantes délicates. La saturation de l'eau en dioxyde de carbone jusqu'à une concentration confortable de 28 mg/l entraînera une baisse du pH à 5,8. Pour de nombreux poissons, cette valeur de pH constitue une limite dangereuse : il n'est plus possible de la descendre en dessous, sinon le poisson commencera à manquer d'oxygène et mourra. Mais le fait est qu'avec une faible dureté carbonatée, il est extrêmement facile de descendre en dessous de cette limite : une légère surdose de CO 2 et c'est tout !
La théorie nous dit donc que La plage de valeurs de dureté carbonatée la plus appropriée pour un aquarium à base de plantes avec un apport supplémentaire de dioxyde de carbone se situe entre 2 et 4 o KN. Ceci est également confirmé par l'expérience pratique des aquariophiles. La théorie et la pratique sont unanimes sur cette question. En effet, aux concentrations optimales de CO 2 pour les poissons et les plantes (soit 15 - 20 mg/l), les valeurs de pH seront comprises entre 6,6 et 6,7, si vous vous souciez plus des plantes que des poissons, alors vous pouvez abaisser le pH jusqu'à 6,4. Cette valeur de pH ne provoque pas d'empoisonnement () chez les poissons adaptés à l'herborisation avec du CO 2, est inconfortable pour les algues et est bonne pour de nombreuses plantes d'aquarium.

Vidéo 1. Un exemple de la vie d'un aquarium. Un aquarium de 300 litres avec des néons rouges, des otocinclus, des crevettes cerises et des « Amanks », il y a aussi des apistogrammes Widget (non inclus dans le cadre). La dureté carbonatée de l'eau de cet aquarium est inférieure à la dureté optimale pour l'apport de dioxyde de carbone, ce qui limite la concentration maximale admissible de CO 2 à 14 mg/l. Avec une dureté carbonatée KH = 1, je ne risque plus d'augmenter la teneur en CO2, car cela entraînerait une baisse du pH en dessous de 6,4. Les néons rouges pourraient facilement survivre à ce déclin, mais je n'ai pas une telle confiance envers les autres habitants de l'aquarium. Mais il faut admettre que même 14 mg/l favorisent très bien la croissance des plantes, même si seules les nymphées « font des bulles » ; sur le rotal « Vietnam », il n'y a presque pas de bulles. Pour qu’ils apparaissent, il faut ajouter un peu plus de gaz… mais c’est impossible. Si KH = 2, à pH = 6,4, la teneur en dioxyde de carbone serait déjà de 28 mg/l. À une telle concentration, les rotations bouillonneraient avec force et force. Le CO 2 dans cet aquarium est dissous à l'aide d'un flipper de Dennerle () - « échelle », qui fonctionne très efficacement.

Quel équipement est nécessaire pour fournir du dioxyde de carbone à un aquarium ? Ici, il est préférable de se tourner vers l'expérience pratique des membres de notre forum. Lire:

* À Les proportions classiques d'un aquarium sont les suivantes : la largeur est égale ou inférieure d'un quart à la hauteur. La hauteur ne dépasse pas 50 cm et la longueur, en principe, n'est pas limitée. Un exemple est un aquarium de 1 m de long, 40 cm de large et 50 cm de haut. L'équilibre biologique dans un tel bassin intérieur est relativement facile à établir. Vous pouvez en savoir plus sur des modèles spécifiques d'aquariums avec les proportions correctes.

** Par équilibre avec l'air atmosphérique, nous entendons un état de l'eau dans lequel les concentrations (tensions) des gaz dissous dans celle-ci correspondent aux pressions partielles de ces gaz dans l'atmosphère. Si la pression d’un gaz diminue, les molécules de ce gaz commenceront à quitter l’eau jusqu’à ce que la concentration d’équilibre soit à nouveau atteinte. À l’inverse, si la pression partielle d’un gaz au-dessus de l’eau augmente, une plus grande quantité de ce gaz se dissoudra dans l’eau.

. Ce Système CO2 pour aquariums jusqu'à 120 l. Comprend : une bouteille de réaction de CO2 à gel contrôlé, une capsule de démarrage, un récipient thermique, un réacteur CO2 Dennerle Mini-Flipper, un tuyau de CO2, un compteur de bulles, un ensemble système Dennerle PerfectPlant.